L’idée de terraformer Mars - alias «Earth’s Twin» - est une idée fascinante. Entre faire fondre les calottes polaires, créer lentement une atmosphère, puis créer l'environnement pour avoir du feuillage, des rivières et des plans d'eau stagnants, il y en a assez pour inspirer n'importe qui! Mais combien de temps cela prendrait-il, combien cela nous coûterait-il et est-ce vraiment une utilisation efficace de notre temps et de notre énergie?
Telles étaient les questions traitées par deux articles présentés la semaine dernière à l’atelier «Planetary Science Vision 2050» de la NASA (lundi 27 février - mercredi 1er mars). Le premier, intitulé «La chronologie de la terraformation», présente un plan abstrait pour transformer la planète rouge en quelque chose de vert et habitable. Le second, intitulé «Mars Terraforming - the Wrong Way», rejette complètement l'idée de terraformation et présente une alternative.
L'ancien article a été produit par Aaron Berliner de l'Université de Californie à Berkeley et Chris McKay de la Division des sciences spatiales du NASA Ames Research Center. Dans leur article, les deux chercheurs présentent une chronologie de la terraformation de Mars qui comprend une phase de réchauffement et une phase d'oxygénation, ainsi que toutes les étapes nécessaires qui précéderaient et suivraient.
Comme ils le disent dans l’introduction de leur article:
«La terraformation de Mars peut être divisée en deux phases. La première phase consiste à réchauffer la planète de la température de surface moyenne actuelle de -60 ° C à une valeur proche de la température moyenne de la Terre à + 15 ° C, et à recréer une atmosphère de CO² épaisse. Cette phase de réchauffement est relativement facile et rapide et pourrait prendre environ 100 ans. La deuxième phase produit des niveaux d'O² dans l'atmosphère qui permettraient aux humains et aux autres grands mammifères de respirer normalement. Cette phase d'oxygénation est relativement difficile et prendrait 100 000 ans ou plus, à moins que l'on postule une percée technologique. »
Avant que celles-ci puissent commencer, Berliner et McKay reconnaissent que certaines étapes de «pré-terraformation» doivent être prises. Il s'agit notamment d'étudier l'environnement de Mars pour déterminer les niveaux d'eau à la surface, le niveau de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et sous forme de glace dans les régions polaires, et la quantité de nitrates dans le sol martien. Comme ils l'expliquent, tous ces éléments sont essentiels à la faisabilité de la création d'une biosphère sur Mars.
Jusqu'à présent, les preuves disponibles indiquent que les trois éléments existent en abondance sur Mars. Bien que la majeure partie de l'eau de Mars soit actuellement sous forme de glace dans les régions polaires et les calottes polaires, il y en a suffisamment pour soutenir un cycle de l'eau - avec des nuages, des pluies, des rivières et des lacs. Pendant ce temps, certaines estimations affirment qu'il y a suffisamment de CO² sous forme de glace dans les régions polaires pour créer une atmosphère égale à la pression au niveau de la mer sur Terre.
L'azote est également une exigence fondamentale pour la vie et un constituant nécessaire d'une atmosphère respirante, et des données récentes du Curiosity Rover indiquent que les nitrates représentent ~ 0,03% en masse du sol sur Mars, ce qui est encourageant pour la terraformation. En plus de cela, les scientifiques devront s'attaquer à certaines questions éthiques liées à la façon dont la terraformation pourrait affecter Mars.
Par exemple, s'il existe actuellement une vie sur Mars (ou une vie qui pourrait être ravivée), cela présenterait un dilemme éthique indéniable pour les colons humains - surtout si cette vie est liée à la vie sur Terre. Comme ils l'expliquent:
«Si la vie martienne est liée à la vie sur Terre - peut-être en raison de l'échange de météorites - alors la situation est familière, et les questions de quels autres types de vie sur Terre introduire et quand doivent être abordées. Cependant, si la vie martienne n'est pas liée à la vie sur Terre et représente clairement une deuxième genèse de la vie, des problèmes techniques et éthiques importants se posent. »
Pour briser succinctement la première phase - «La phase de réchauffement» -, les auteurs abordent un problème qui nous est familier aujourd'hui. Essentiellement, nous modifions notre propre climat ici sur Terre en introduisant du CO² et des «super gaz à effet de serre» dans l'atmosphère, ce qui augmente la température moyenne de la Terre à un taux de plusieurs degrés centigrades par siècle. Et bien que cela n'ait pas été intentionnel sur Terre, sur Mars, il pourrait être réutilisé pour réchauffer délibérément l'environnement.
"Le délai de réchauffement de Mars après un effort ciblé de production de super gaz à effet de serre est court, seulement 100 ans environ", affirment-ils. «Si tous les incidents solaires sur Mars devaient être capturés avec une efficacité de 100%, alors Mars se réchaufferait à des températures proches de la Terre dans environ 10 ans. Cependant, l'efficacité de l'effet de serre est vraisemblablement d'environ 10%, donc le temps qu'il faudrait pour réchauffer Mars serait d'environ 100 ans. »
Une fois cette atmosphère épaisse créée, l'étape suivante consiste à la convertir en quelque chose de respirable pour les humains - où les niveaux d'O² seraient l'équivalent d'environ 13% de la pression atmosphérique au niveau de la mer ici sur Terre et les niveaux de CO² seraient inférieurs à 1%. Cette phase, connue sous le nom de «phase d'oxygénation», prendrait beaucoup plus de temps. Une fois de plus, ils se tournent vers un exemple terrestre pour montrer comment un tel processus pourrait fonctionner.
Ici sur Terre, affirment-ils, les niveaux élevés d'oxygène gazeux (O²) et les faibles niveaux de CO² sont dus à la photosynthèse. Ces réactions dépendent de l'énergie du soleil pour convertir l'eau et le dioxyde de carbone en biomasse - qui est représentée par l'équation H²O + CO² = CH²O + O². Comme ils l'illustrent, ce processus prendrait entre 100 000 et 170 000 ans:
«Si toute la lumière du soleil incidente sur Mars était exploitée avec une efficacité de 100% pour effectuer cette transformation chimique, il ne faudrait que 17 ans pour produire des niveaux élevés d'O². Cependant, l'efficacité probable de tout processus capable de transformer H²O et CO² en biomasse et O² est bien inférieure à 100%. Le seul exemple que nous avons d'un processus qui peut modifier globalement le CO² et l'O² d'une plante entière est la biologie globale. Sur Terre, l'efficacité de la biosphère mondiale à utiliser la lumière du soleil pour produire de la biomasse et de l'O2 est de 0,01%. Ainsi, le délai de production d'une atmosphère riche en O² sur Mars est de 10 000 x 17 ans, soit ~ 170 000 ans. »
Cependant, ils tiennent compte de la biologie synthétique et d'autres biotechnologies, qui, selon eux, pourraient augmenter l'efficacité et réduire l'échelle de temps à 100 000 ans. De plus, si les êtres humains pouvaient utiliser la photosynthèse naturelle (qui a une efficacité comparativement élevée de 5%) sur toute la planète - c'est-à-dire planter du feuillage sur Mars - alors l'échelle de temps pourrait être réduite à quelques siècles.
Enfin, ils décrivent les étapes à suivre pour lancer la balle. Ces étapes comprennent l'adaptation des missions robotiques actuelles et futures pour évaluer les ressources martiennes, des modèles mathématiques et informatiques qui pourraient examiner les processus impliqués, une initiative pour créer des organismes synthétiques pour Mars, un moyen de tester les techniques de terraformation dans un environnement limité et un accord planétaire qui établirait des restrictions et des protections.
Citant Kim Stanley Robinson, auteur de la trilogie Red Mars, (le travail séminal de science-fiction sur la terraformation de Mars), ils lancent un appel à l'action. S'exprimant sur la durée du processus de terraformation de Mars, ils affirment que «nous pourrions aussi bien commencer maintenant».
À cela, Valeriy Yakovlev - un astrophysicien et hydrogéologue du Laboratoire de la qualité de l'eau à Kharkov, en Ukraine - offre une opinion dissidente. Dans son article, "Mars Terraforming - the Wrong Way", il plaide pour la création de biosphères spatiales en orbite terrestre basse qui s'appuieraient sur la gravité artificielle (comme un cylindre O'Neill) pour permettre aux humains de s'habituer à la vie dans espace.
Regardant l'un des plus grands défis de la colonisation spatiale, Yakovlev montre comment la vie sur des corps comme la Lune ou Mars pourrait être dangereuse pour les colons humains. En plus d'être vulnérables au rayonnement solaire et cosmique, les colons devraient faire face à une gravité considérablement plus faible. Dans le cas de la Lune, ce serait environ 0,165 fois ce que les humains vivent ici sur Terre (alias 1 g), tandis que sur Mars, ce serait environ 0,376 fois.
Les effets à long terme de cela ne sont pas connus, mais il est clair que cela comprendrait la dégénérescence musculaire et la perte osseuse. En regardant plus loin, on ne sait pas vraiment quels seraient les effets sur les enfants nés dans les deux environnements. Abordant les moyens de les atténuer (notamment les médicaments et les centrifugeuses), Yakovlev souligne comment ils seraient très probablement inefficaces:
«L'espoir pour le développement de la médecine n'annulera pas la dégradation physique des muscles, des os et de tout l'organisme. La réhabilitation dans les centrifugeuses est une solution moins opportune par rapport au navire-biosphère où il est possible de fournir une imitation sensiblement constante de la gravité normale et du complexe de protection contre toute influence nuisible de l'environnement spatial. Si la voie de l'exploration spatiale est de créer une colonie sur Mars et en outre les tentatives ultérieures de terraformer la planète, cela entraînera une perte injustifiée de temps et d'argent et augmentera les risques connus de la civilisation humaine. »
De plus, il souligne les défis de créer l'environnement idéal pour les individus vivant dans l'espace. Au-delà de la simple création de meilleurs véhicules et du développement des moyens de se procurer les ressources nécessaires, il est également nécessaire de créer l'environnement spatial idéal pour les familles. Essentiellement, cela nécessite le développement de logements optimaux en termes de taille, de stabilité et de confort.
À la lumière de cela, Yakolev présente ce qu'il considère comme les perspectives les plus probables de sortie de l'humanité vers l'espace d'ici 2030. Cela comprendra la création des premières biosphères spatiales à gravité artificielle, qui conduiront à des développements clés en termes de matériaux la technologie, les systèmes de survie et les systèmes et infrastructures robotiques nécessaires pour installer et entretenir les habitats en orbite terrestre basse (LEO).
Ces habitats pourraient être desservis grâce à la création d'engins spatiaux robotisés qui pourraient récolter des ressources des corps voisins - tels que la Lune et les objets géocroiseurs (NEO). Ce concept supprimerait non seulement le besoin de protections planétaires - c.-à-d. Les préoccupations concernant la contamination de la biosphère de Mars (en supposant la présence de la vie bactérienne), mais permettrait également aux êtres humains de s'habituer à l'espace plus progressivement.
Comme Yakovlev l'a déclaré à Space Magazine par e-mail, les avantages des habitats spatiaux peuvent être divisés en quatre points:
"1. C'est une façon universelle de maîtriser les espaces infinis du Cosmos, à la fois dans le système solaire et à l'extérieur de celui-ci. Nous n'avons pas besoin de surfaces pour installer des maisons, mais de ressources que les robots fourniront des planètes et des satellites. 2. La possibilité de créer un habitat aussi près que possible du berceau de la Terre permet d'échapper à l'inévitable dégradation physique sous une gravité différente. Il est plus facile de créer un champ magnétique protecteur.
«3. Le transfert entre mondes et sources de ressources ne sera pas une expédition dangereuse, mais une vie normale. Est-ce bon pour les marins sans leur famille? 4. La probabilité de mort ou de dégradation de l'humanité à la suite de la catastrophe mondiale est considérablement réduite, car la colonisation des planètes comprend la reconnaissance, la livraison de marchandises, le transport par navette de personnes - et cela est beaucoup plus long que la construction de la biosphère dans l'orbite de la Lune. Le Dr Stephen William Hawking a raison, une personne n'a pas beaucoup de temps. »
Et avec les habitats spatiaux en place, des recherches très cruciales pourraient commencer, y compris des recherches médicales et biologiques qui impliqueraient les premiers enfants nés dans l'espace. Cela faciliterait également le développement de navettes spatiales fiables et de technologies d'extraction des ressources, qui seront utiles pour le règlement d'autres corps - comme la Lune, Mars et même des exoplanètes.
En fin de compte, Yakolev pense que les biosphères spatiales pourraient également être réalisées dans un délai raisonnable - c'est-à-dire entre 2030 et 2050 - ce qui n'est tout simplement pas possible avec la terraformation. Citant la présence et la puissance croissantes du secteur spatial commercial, Yakolev pensait également qu'une grande partie de l'infrastructure nécessaire était déjà en place (ou en cours de développement).
«Après avoir surmonté l'inertie de la pensée +20 ans, la biosphère expérimentale (comme le règlement en Antarctique avec des montres), dans 50 ans, la première génération d'enfants nés dans le Cosmos grandira et la Terre diminuera, car elle entrera dans la légendes dans leur ensemble… En conséquence, la terraformation sera annulée. Et la conférence qui s'ouvrira ouvrira la voie à une véritable exploration du Cosmos. Je suis fier d'être sur la même planète qu'Elon Reeve Musk. Ses missiles seront utiles pour soulever les conceptions de la première biosphère des usines lunaires. C'est un moyen direct et direct de conquérir le Cosmos. »
Avec des scientifiques et des entrepreneurs de la NASA comme Elon Musk et Bas Landorp qui cherchent à coloniser Mars dans un proche avenir, et d'autres sociétés aérospatiales commerciales développant LEO, la taille et la forme de l'avenir de l'humanité dans l'espace sont difficiles à prévoir. Peut-être déciderons-nous ensemble d'un chemin qui nous mènera à la Lune, à Mars et au-delà. Peut-être verrons-nous nos meilleurs efforts dirigés vers l'espace proche de la Terre.
Ou peut-être nous verrons-nous partir dans plusieurs directions à la fois. Alors que certains groupes préconiseront la création d'habitats spatiaux dans LEO (et plus tard, ailleurs dans le système solaire) qui reposent sur la gravité artificielle et des vaisseaux spatiaux robotisés exploitant des astéroïdes pour les matériaux, d'autres se concentreront sur l'établissement d'avant-postes sur les corps planétaires, dans le but de les transformer en «Nouvelles terres».
Entre eux, nous pouvons nous attendre à ce que les humains commencent à développer un certain «savoir-faire spatial» au cours de ce siècle, ce qui sera certainement utile lorsque nous commencerons à repousser les limites de l'exploration et de la colonisation!
