Une planète habitable ?
I) Pourquoi Mars ?
L'exploration de la planète rouge est fort intéressante pour comprendre les différences existantes dans le processus de formation des planètes et dans la compréhension de leur évolution. Même si comparables, les compositions chimiques et les densités de la Terre et Mars ne pas identiques. Il est par exemple impossible d'affirmer à l'heure actuelle que Mars possède un noyau liquide et une graine solide comme la Terre.
Vue d'artiste de la formation d'une planète
C’est la planète la plus proche de nous après Vénus. Et elle présente un avantage sur Vénus : la pression et la température au sol y sont accessibles par des robots. Vénus paraît infernale avec ses 90 Bars de pression au sol et sa température de 740K. La planète rouge a donc été privilégiée par les missions d’exploration et les différentes agences spatiales y ont envoyé beaucoup de rovers (robots d’explorations de Mars depuis sa surface) et d’orbiteurs.
La tectonique des plaques martienne a cessé très vite. La surface de Mars est très vieille et offre donc un très large éventail d’études géologiques. Toute trace de vie passée se trouverait en surface ou très peu enfouie. On dispose de quelques échantillons de météorites d’origine martienne. Même s’ils ne représentent qu’une toute petite part de la collection mondiale (34 sur les 24 000 répertoriées en tout), ces échantillons peuvent constituer des pistes pour la recherche. Cependant, certaines peuvent s’avérer être de fausses pistes comme ALH84001.
La météorite ALH84001
La chimie du carbone y est possible. La vie telle comme nous la connaissons ne peut pas se passer du carbone, essentiel à toutes les molécules organiques. Pourquoi le carbone ? Du fait de sa tétravalence qui offre une multitude de géométries possibles et autorise les liaisons triples. Deuxièmement, il n’est ni électropositif, ni électronégatif. Ainsi, les liaisons qu’il forme sont plus solides. Enfin, il est différent des autres cristallogènes (Si, Ge, Sn, Pb) par le fait qu’il s’assemble très souvent en chaînes. Cela permet des molécules beaucoup plus complexes que les « petits » silicates et autres. Le carbone ouvre donc la porte à toute une chimie qui lui est propre : la chimie organique.
Écriture topologique d'un composé organique
II) Les moyens employés pour y rechercher la vie
Les manières utilisées pour rechercher la vie sont très variées. Il faut se demander quelle forme de vie il faut chercher sur Mars. Nous allons vous énumérer quels sont, d'après nous, les critères d'habitabilité d'une planète. Mais ces critères ont été définis à partir de la seule planète que nous connaissons où la vie est apparue : la Terre. Nous recherchons sur Mars, une vie proche de la nôtre qui utiliserait la chimie du carbone et l’eau liquide.
La recherche de la vie peut consister à rechercher des traces de vie ancienne, puisque à l'heure actuelle Mars ne peut accueillir la vie en surface, ou bien à chercher des molécules qui ont constituées "la soupe primitive" : avant de rechercher des molécules du vivant telles que les protéines ou l’ADN, on peut s’intéresser à rechercher des acides aminés par exemple.
Il existe de nombreux moyens de rechercher ces éventuelles traces fossiles :
- l’envoi de sondes spatiales sur Mars est la technique la plus courante aujourd’hui. Le 26 Novembre 2011 le rover Curiosity s ‘est envolé vers Mars. L’avantage est que l’homme n’a pas besoin d’aller lui-même sur Mars. Mais, la sonde spatiale, une fois sur le sol martien, permet d’analyser, de recueillir des échantillons un peu au hasard.Dans la partie précédente nous avons parlés de toutes les missions envoyées vers la planète Mars. Parmi toutes ces missions, beaucoup ont échouées. Mais chaque mission ayant réussie avait des objectifs plus ou moins précis. Certaines sondes sont envoyées pour cartographier la planète, étudier la composition de l’atmosphère, du sol, rechercher de l’eau. Chaque mission permet d’apporter des informations intéressantes sur la possibilité d’une forme de vie sur Mars.
- le meilleur moyen de recherche de vie serait d’envoyer l’homme sur Mars. Mais aujourd’hui, un projet de cette enverguret comporte de nombreux problèmes qu’il reste à résoudre (le mal de l’espace, la fragilisation des os due à la pesanteur, l’exposition à des rayonnements particulièrement dangereux…).
- le plus simple serait l’étude de météorites martiennes. On dispose aujourd’hui d’environ cinquantes météorites martiennes. La plupart sont très jeunes, elles datent de 170 millions à 1,3 milliard d’années alors que les traces de vie recherchées sur Mars sont beaucoup plus anciennes. En plus, l’entrée dans l’atmosphère de ces météorites peut détruire les éventuels fossiles qu’elles contiennent.
Curiosity a-t-il vraiment découvert des traces de vie fossiles sur Mars ?
Les moyens et les pistes pour rechercher sur Mars de possibles traces de vie présentes ou passées sont multiples et permettent d’ailleurs déjà d’obtenir des résultats.
III) Les changements nécessaires pour la rendre habitable : la terraformation
Définition : le mot terraformation vient de l’anglais ‘terraforming’ et représente un processus qui consiste à rendre une planète habitable à l’homme, à l’image de la Terre.Ce concept est apparu en 1942 dans un roman fantastique de Jack Williamson, c’est en effet lui qui a imaginé différentes étapes se rattachant à une terraformation et qui en est donc l’inventeur. Ce qui est intéressant avec la terraformation, c’est qu’elle permettrait à l’homme de vivre sur une planète qui lui est totalement étrangère et en toute autonomie car n’importe quelle planète envisagée pour cette expérience est située très loin de la notre rendant les échanges très difficiles. La terraformation, jusqu’en 1961, n’intéressait que les auteurs de science fiction et c’est cette année là que le premier scientifique, Carl Sagan, propose cette expérience sur Vénus. Mais jusqu’à ce jour, seule la terraformation de la planète Mars est envisageable malgré les conditions extrêmes qui y règnent, prouvées par différentes missions réalisées jusqu’à aujourd’hui. La terraformation représente un lourd investissement à ne pas prendre à la légère avec sûrement de grandes retombées scientifiques, comporte différentes étapes en fonction des planètes et constitue le projet le « plus extraordinaire de tous les temps ».
Le scientifique Carl Sagan
A l'heure actuelle, il semble quel’homme n'ai pas les moyens de réaliser une terraformation. Nous ne sommes pas à un stade assez avancé en recherches technologiques pour y parvenir ; la terraformation reste donc utopique. Pourtant, si le besoin de trouver une alternative face aux nombreux problèmes que connaît la Terre augmente, cette utopie pourrait devenir une réalité.
Pour rendre la planète Mars habitable, de nombreux changements sont nécessaires ; mais deux principales transformations s’imposent au niveau de l’atmosphère à savoir la reconstruction de l’atmosphère et l’élévation de la température.
Vue d'artiste de la terraformation de Mars
Reconstruire l’atmosphère est nécessaire car l’atmosphère martienne est très fine et donc impropice à la vie.
La reconstruction de l’atmosphère martienne étant un sujet très vaste plusieurs théories existent ; nous allons présenter les plus reconnues. La principale idée pour reformer une atmosphère dense, est qu’il faudrait importer de l’eau permettant ainsi de faciliter les modifications dans l’atmosphère grâce à deux réactions :
- la réaction de l’hydrogène au dioxyde de carbone permettrait de réchauffer l’atmosphère et de créer de l’eau. C’est ce qu’on appelle la réaction de Bosch : CO2 + 2 H2 → C + 2 H2O
- La réaction de Sabbatier, qui, avec les mêmes réactifs, crée du méthane et de l’eau : CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
L'eau, indispensable pour reformer une atmosphère dense
De la même manière, on pourrait également importer du méthane ce qui aiderait à établir un effet de serre pour l’atmosphère et permettrait d’augmenter la pression atmosphérique. Qui plus est, ce gaz peut être utilisé pour produire du dioxyde de carbone et de l’eau par la réaction : CH4 + 4 Fe2O3 ⇒ CO2 + 2 H2O + 8 FeO
La réaction pourra être produite par la chaleur des rayons solaires sur Mars.
Le réchauffement climatique de Mars est important pour que des vies puissent s’installer sur cette planète.
Pour cela la principale solution serait d’augmenter l’effet de serre mais cela implique une atmosphère suffisamment dense. La réalisation de ce projet devra donc se faire après la reconstruction de l’atmosphère.
D’après Robert Zubrin, le président de la Mars Society, il suffirait d’une augmentation rapide de 4°C pour lancer le processus de réchauffement qui se prolongerait de lui-même.
Plusieurs manières de lancer le processus de réchauffement existent :
- la baisse du coefficient d’albédo de la surface martienne. L’albédo est est le pouvoir réfléchissant d'une surface, soit le rapport de l'énergie lumineuse réfléchie à l'énergie lumineuse incidente. Il est de 0,77 sur Mars ; le ramener à 0,73 permettrait de vaporiser la calotte glaciaire dans l’atmosphère.
La solution principale pour réduire ce coeficient est de couvrir la calotte glaciaire de poussière de couleur sombre, que l’on peut trouver sur les satellites Phobos et Deimos, ou de formes de vie telles des plantes fortement pigmentées qui se répandront seules. Ainsi la couleur sombre capterait mieux la chaleur. Néanmoins se pose un problème sérieux, celui des vents de surface qui peut perturber fortement la pose de poudre ou de plantes sur la calotte.
Les satellites naturels de Mars, Phobos et Deimos
Les miroirs :
- placés en orbite autour de la planète, ces miroirs auraient une taille très importante, aux alentours de 100 km de rayon pour une masse de 200 000 tonnes. Ces miroirs devraient être orientés vers un pôle de manière à réfléchir la lumière solaire sur la calotte glaciaire. Alors, en fondant, la calotte libèrerait le CO2 qu’elle contient. Ce type de technologie est inaccessible aujourd’hui à cette échelle, néanmoins, un projet russe appelé Znamia a montré en 1999 que cette technologie est déjà accessible à petite échelle, à savoir 25m de diamètre pour ce projet.
Znamia-2
Avec le réchauffement que nous avons évoqué, les calottes fondraient et donc libéreraient le CO2 qu’elles contiennent. Cela favoriserait, à la fois, la création d’un effet de serre, l’augmentation de la pression atmosphérique (jusqu’à 100 bars) mais aussi l’augmentation des mouvements atmosphériques qui entraîneraient des tempêtes de poussières favorables au maintien de la chaleur par l’absorption de la chaleur des rayons solaires. A ce stade, avec la stabilisation de l’atmosphère et la disparition des tempêtes, les premières formes de vie pourraient vivre sur Mars, comme certaines algues ou bactéries que l’on trouve notamment en Antarctique.
Chlamydomonas nivalis, une algue qui ne vit que dans le froid
L'étape suivante est sans doute la plus longue : il s’agit de relancer sur Mars le cycle de l’eau entre la terre et l’atmosphère, c'est-à-dire recréer l’hydrosphère. Pour cela, il faut tout d’abord trouver de l’eau en quantité suffisante. La première réserve semble être la calotte polaire.
Calotte polaire boréale de Mars vue par Mars Global Surveyor
Mais la sonde Mars Odyssey a également révélé la présence d’eau sous forme de glace dans le sous-sol de la planète : c’est le pergélisol, un sous-sol glacé en permanence. De plus l’eau peut être présente dans les minéraux du régolite.
La sonde Mars Odyssey a estimé les ressources en eau de la calotte polaire à environ 5 trillions de tonnes. De plus l’eau contenue dans le pergélisol peut être liquéfiée sur une profondeur d’environ 10 mètres, et cela libérera de la vapeur qui se condensera pour former des nuages, qui eux-mêmes formeront de la pluie.
C’est le début de la création des océans. Le relief de Mars semble indiquer les contours d’un océan, Océanus Borealis sur une grande partie de l’hémisphère Nord. Dans l’hémisphère Sud, il n’y aura pas d’océan mais les cratères d’impact formeront des mers intérieures circulaires.
Vue d'artiste des potentiels océans martiens
Pour mieux comprendre ce processus, vous pouvez consulter notre expérience.
