L'idée de Mars en quelque sorte terraformant pour le rendre plus habitable est un rêve visionnaire de science-fiction. Mais maintenant, un matériau appelé aérogel de silice pourrait rendre l'idée de terra-formation de Mars un peu moins impossible.
Des personnalités de Carl Sagan à Elon Musk ont proposé de réchauffer Mars et de lui donner une atmosphère, et l'astuce réside dans le CO2 gelé et l'eau dans les calottes polaires de la planète. Sagan a déclaré que si ces bouchons pouvaient être vaporisés d'une manière ou d'une autre, alors l'effet de serre CO2 ferait le reste. Musk a déclaré, de manière transparente et à moitié en plaisantant, que des bombes atomiques larguées sur les pôles feraient l'affaire.
Il y a un sérieux travail scientifique en cours pour explorer l'idée, au moins en théorie. La question centrale est: Mars a-t-il suffisamment de CO2 et d'eau pour créer une densité atmosphérique similaire à celle de la Terre?
En 2018, des scientifiques de l'Université du Colorado ont étudié la question. Leur conclusion? Terraformer Mars n'est pas possible avec notre technologie actuelle, ce que la plupart des gens pensaient déjà être vrai.
«Nos résultats suggèrent qu'il n'y a pas assez de CO2 rester sur Mars pour assurer un réchauffement important de la serre si le gaz devait être mis dans l'atmosphère; en outre, la plupart des émissions de CO2 le gaz n'est pas accessible et n'a pas pu être facilement mobilisé. En conséquence, la terraformation de Mars n'est pas possible en utilisant la technologie actuelle », a déclaré Bruce Jakosky, professeur au Laboratoire d'atmosphère et de physique spatiale de l'Université du Colorado à Boulder.
Mais c'était il y a un an, et la technologie évolue constamment.
Dans une nouvelle étude sur l'astronomie de la nature, un trio de chercheurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, de l'Université Harvard et de l'Université d'Édimbourg, suggère que Mars pourrait être rendue habitable si nous changeons notre façon de penser et utilisons de nouvelles technologies. Plutôt que de grands rêves de rendre la totalité de la planète rouge habitable, ce que les scientifiques appellent la modification atmosphérique globale (GAM), et si de petites régions pouvaient être transformées?
La clé derrière leur ligne de pensée est l'aérogel de silice.
"Cette approche régionale pour rendre Mars habitable est beaucoup plus réalisable que la modification atmosphérique mondiale."
Robin Wordsworth, Harvard École de génie et de sciences appliquées John A. Paulson
L'aérogel de silice n'est pas ce que vous pourriez penser. Plutôt qu’un véritable gel, c’est un matériau solide, rigide et sec. Il est créé en extrayant le liquide d'un gel avec un processus appelé séchage supercritique, le même processus utilisé pour faire du café décaféiné.
Les chercheurs à l'origine de cette nouvelle étude ont utilisé des modèles et des expériences pour montrer qu'une fine couche d'aérogel de 2 à 3 cm (0,8 à 1,2 pouce) pouvait permettre à la lumière du soleil de pénétrer, mais emprisonnait la chaleur. Le gel laisserait également suffisamment de lumière solaire pour la photosynthèse et réchaufferait en permanence la zone qu'il couvrait, permettant à la glace d'eau et au CO2 gelé de fondre. Peut-être mieux encore, il n'aurait pas besoin d'une source de chaleur énergivore pour le faire.
«Cette approche régionale pour rendre Mars habitable est beaucoup plus réalisable que la modification atmosphérique mondiale», a déclaré Robin Wordsworth, professeur adjoint de sciences et d'ingénierie de l'environnement à la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et au Department of Earth. et science planétaire. "Contrairement aux idées précédentes pour rendre Mars habitable, c'est quelque chose qui peut être développé et testé systématiquement avec les matériaux et la technologie que nous avons déjà", a-t-il déclaré dans un communiqué de presse.
«Petites îles d'habitabilité»
"Mars est la planète la plus habitable de notre système solaire en plus de la Terre", a déclaré Laura Kerber, chercheuse au Jet Propulsion Laboratory de la NASA. «Mais il reste un monde hostile pour de nombreux types de vie. Un système pour créer de petites îles d'habitabilité nous permettrait de transformer Mars de manière contrôlée et évolutive. »
L’aérogel de silice, l’île de l’habitabilité, a été inspiré par quelque chose qui se produit déjà aux pôles de Mars.
Contrairement à la Terre, le CO2 sur Mars est gelé, piégé aux pôles. Alors qu'ici sur Terre, les pôles sont de la glace d'eau, les pôles martiens sont une combinaison de glace d'eau et de glace CO2. Mais même s'il est gelé, ce CO2 permet toujours à la lumière du soleil de pénétrer tout en emprisonnant la chaleur.
Des images des pôles de Mars montrent comment cela se produit.
Dans cette image de glace sur Mars, le CO2 a piégé la chaleur du Soleil. Cela crée de petites poches de chaleur en été, qui apparaissent comme des taches noires fondues dans la glace.
«Nous avons commencé à réfléchir à cet effet de serre à l'état solide et à la façon dont il pourrait être invoqué pour créer des environnements habitables sur Mars à l'avenir», a déclaré Wordsworth. «Nous avons commencé à réfléchir au type de matériaux qui pourraient minimiser la conductivité thermique tout en transmettant autant de lumière que possible.»
Il se trouve que l'aérogel de silice fait l'affaire. Il a été inventé pour la première fois en 1931, et c'est l'un des matériaux les plus isolants jamais fabriqués. C'est parce que c'est un matériau très poreux qui est presque entièrement fait d'air. C’est environ 99,8% d’air, un peu comme une fenêtre thermique.
Les aérogels de silice sont poreux à 97%, ce qui signifie que la lumière se déplace à travers le matériau, mais les nanocouches interconnectées de dioxyde de silicium piègent le rayonnement infrarouge et ralentissent considérablement la conduction de la chaleur. Ces aérogels sont utilisés dans plusieurs applications d’ingénierie aujourd’hui, notamment les Mars Exploration Rovers de la NASA. Ils sont utilisés pour garder l'électronique sensible au chaud.
"L'aérogel de silice est un matériau prometteur car son effet est passif", a déclaré Kerber. "Il ne nécessiterait pas de grandes quantités d'énergie ou d'entretien des pièces mobiles pour garder une zone chaude pendant de longues périodes."
Les chercheurs ont mis en place des expériences pour imiter les conditions sur Mars. Ils ont expérimenté deux types d'aérogel de silice: les particules et les carreaux. Ils ont constaté que les deux étaient efficaces pour augmenter la température. Les deux étaient également efficaces pour bloquer les rayons UV dangereux.
Leurs résultats montrent qu'une couche d'aérogel de 2 cm ou plus a réduit le rayonnement UVC à moins de 0,5%. Les UVC sont des rayons UV de plus haute énergie et peuvent être particulièrement nocifs. Sur Terre, presque aucun rayonnement UVC mesurable n'atteint la surface en raison de l'ozone, de l'oxygène moléculaire et de la vapeur d'eau dans la haute atmosphère.
"Réparti sur une zone suffisamment grande, vous n'auriez besoin d'aucune autre technologie ou physique, vous auriez juste besoin d'une couche de ce truc à la surface et en dessous vous auriez de l'eau liquide permanente", a déclaré Wordsworth. "Il y a toute une série de questions d'ingénierie fascinantes qui en découlent."
Il est assez facile d’imaginer une sorte de structure de dôme en aérogel de silice. Il serait suffisamment chaud pour être habitable et bloquerait également les UV. Cela pourrait être un peu comme une serre sur Terre, où l'eau restait liquide et des plantes pouvaient être cultivées.
Il y a évidemment beaucoup plus de travail et de recherche à faire. Wordsworth et les autres chercheurs ont l'intention de tester des aérogels de silice à des endroits semblables à Mars ici sur Terre. Ils ciblent la vallée sèche au Chili et en Antarctique.
Wordsworth est clair sur une chose: l'ingénierie du climat de Mars n'est pas seulement une question technique et d'ingénierie. C’est aussi une question éthique et philosophique.
S'il y a déjà des microbes vivant sur Mars, peut-être sous la surface quelque part, qu'en est-il d'eux? Faut-il le faire? Avons-nous le droit?
"Si vous allez permettre la vie sur la surface martienne, êtes-vous sûr qu'il n'y a pas déjà de vie là-bas? Si tel est le cas, comment y naviguer », a demandé Wordsworth. "Au moment où nous décidons de nous engager à avoir des humains sur Mars, ces questions sont inévitables."
Sources:
- Document de recherche: Activation de l'habitabilité martienne avec l'aérogel de silice via l'effet de serre à l'état solide
- Communiqué de presse: Un moyen matériel de rendre Mars habitable
- Communiqué de presse: La terraformation de Mars n'est pas possible avec la technologie actuelle
- Wikipédia: aérogel
- Space Magazine: Faut-il terraformer Mars?
