Les Étincelles du Palais de la découverte
La médiation scientifique
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Bonjour, je suis Andy, médiateur en astronomie au Palais de la découverte. À travers une série de dessins proposés par les internautes, nous allons explorer ensemble la question suivante : comment vivre sur Mars ? Mettez votre sac à dos, enfilez vos bottes d’astronaute, c’est parti !
Merci à Tom pour ce dessin qui donne envie de déménager dans une villa martienne !
Vivre sur Mars, c’est une grande aventure. Tellement grande que nous ne sommes pas encore prêts d’y parvenir… Mais rien n’empêche de rêver, d’y penser et surtout de réfléchir à toutes les possibilités et impossibilités !Rappelons-le, Mars est une planète quelque peu inhospitalière. Plutôt petite (avec un rayon de 3 400 kilomètres, environ la moitié de celui de la Terre) et située à 225 millions de kilomètres du Soleil en moyenne (une fois et demie plus loin que la Terre), les conditions en surface sont très éloignées de ce que l’on connaît sur notre planète. Avec une température moyenne en surface avoisinant les ‒60 °C ou son atmosphère très ténue composée essentiellement de dioxyde de carbone, on est loin d’une destination tropicale pour les vacances. Il est alors évident que vivre à la surface de la planète Rouge nécessite quelques ajustements techniques. À commencer par la construction de sa maison à l’intérieur d’un dôme hermétique, comme l’a représenté Tom sur son dessin. Ce dôme permet d’isoler l’habitat de l’extérieur et de recréer à l’intérieur une atmosphère propice à la vie terrestre : température, composition de l’air, pression atmosphérique, tous ces paramètres peuvent être ajustés à l’intérieur pour reproduire les conditions nécessaires à la vie. En revanche, pas question de mettre le nez en dehors du dôme sans la protection d’un scaphandre ou d’une combinaison adaptée : si les paysages martiens sont déserts et arides, ce n’est pas sans raison !L’être humain est une machine très perfectionnée, mais il est conçu pour vivre à un seul endroit : la Terre. Changer de planète, et donc d’environnement, revient à essayer de vivre sous l’eau ou dans l’espace : nous ne sommes pas faits pour cela. Il faut donc trouver des moyens de recréer l’environnement terrestre que nous connaissons, comme les plongeurs qui s’équipent de bouteilles d’oxygène ou les astronautes qui se déplacent dans des scaphandres pressurisés et climatisés.
Cependant, si l’on tient absolument à vivre en plein air martien, il faudra de l’huile de coude. Il fait trop froid sur Mars ? Ce n’est pas grave, il suffit de la réchauffer. L’atmosphère n’est pas respirable ? Qu’à cela ne tienne, remplaçons-la par de l’air frais ! Modifier les différents paramètres d’une planète pour la rendre plus vivable, c’est ce que l’on appelle la terraformation.Terraformer une planète comme Mars n’est pas une mince affaire. Commençons par l’atmosphère. Si respirer une atmosphère ténue composée à 95 % de dioxyde de carbone ne vous enchante pas, il suffit d’un peu de patience et de temps pour injecter la dose de dioxygène et d’azote nécessaire afin de parvenir à créer une atmosphère dense et respirable. Les moyens techniques pour réaliser cet exploit restent à inventer, mais soyons imaginatifs ! Une fois l’atmosphère créée, le problème de la respirabilité est résolu… ou presque. Car en l’état, notre atmosphère toute neuve risque de disparaître rapidement.Sur Terre, notre atmosphère semble éternelle. Elle nous apporte l’air que nous respirons et nous protège du vide spatial situé au-dessus. Mais si cette atmosphère n’a pas déjà disparu, c’est principalement pour deux raisons. D’une part, la Terre est une planète imposante. Sa gravité est suffisamment importante pour retenir son atmosphère et l’empêcher de s’échapper dans l’espace sous l’effet du rayonnement solaire notamment. D’autre part, l’atmosphère terrestre est protégée par un bouclier naturel : le champ magnétique de la planète. Sans ce champ magnétique, les particules énergétiques émises par le Soleil (notamment lors des éruptions solaires) auraient littéralement soufflé notre atmosphère dans l’espace au cours du temps.Sur Mars, le champ magnétique est absent. Son atmosphère n’est donc pas protégée de l’activité du Soleil. Sans cette protection, toute atmosphère dense que nous pourrions reconstituer serait rapidement soufflée dans l’espace, laissant la planète dans son état désertique initial. Recréer une atmosphère sur Mars nécessite donc de recréer un champ magnétique, afin d’en limiter l’échappement dans le vide spatial. Et c’est une technologie qui dépasse nos capacités actuelles…
"Vivre sur mars, c'est avant tout beaucoup de nettoyage"Un dessin à références très amusant de Arnold Oswald nous rappelle également une problématique martienne très terre à terre.
Tous les ans, Mars se réchauffe sous l’effet des rayons du Soleil et la météo martienne peut devenir capricieuse. Les vents s’intensifient et soulèvent la poussière martienne dans l’atmosphère : une tempête de sable naît. Certes, ces tempêtes sont plutôt douces. À son maximum, le vent martien reste de très faible intensité, équivalent à une légère brise : impossible de voir un astronaute s’envoler. Mais cela suffit à faire voler la poussière qui recouvre le sol… Une fois tous les trois ans en moyenne, ces tempêtes de poussière peuvent cependant prendre une ampleur considérable et atteindre l’échelle planétaire, comme celle photographiée par le télescope spatial Hubble en 2001 (https://mars.nasa.gov/resources/7891/hubble-sees-a-perfect-dust-storm-on-mars/).Après quelques mois et la fin de la tempête, la poussière retombe au sol. Cela peut sembler anecdotique, mais ce phénomène cause un véritable problème énergétique pour l’exploration martienne. La source d’énergie privilégiée pour les missions sur Mars est le rayonnement solaire. On retrouve ce mode de fonctionnement sur certains rovers martiens, comme Spirit et Opportunity arrivés sur Mars en 2004 et équipés de panneaux solaires. Opportunity a traversé de nombreuses tempêtes de sable, dont la poussière recouvre les panneaux solaires. Cette poussière empêche alors le rechargement optimal des batteries et réduit drastiquement la durée de vie du rover. C’est ce défaut d’énergie qui a mis fin à la mission d’Opportunity en février 2019, après avoir essuyé la rude tempête martienne courant 2018.Pour pallier ce problème, plusieurs options sont possibles. La plus pragmatique consiste à nettoyer les panneaux solaires après chaque tempête, « passer un bon coup de polish » et ainsi optimiser leur rendement énergétique. Les rovers en sont incapables, et les ingénieurs des missions spatiales ont généralement essayé d’utiliser le vent pour balayer la plus grosse partie de la poussière accumulée pendant une tempête. Autre solution, bien plus directe : trouver une autre source d’énergie, indépendante du rayonnement solaire ou de la quantité de poussière. Ainsi, certains rovers martiens sont équipés parfois de piles nucléaires, comme Curiosity. Ils sont alors capables de produire de l’énergie électrique en toutes circonstances et quelles que soient les contraintes météorologiques !
Vivre sur Mars, c’est aussi pouvoir y rester totale en autonomie. Emmener avec soi ses réserves d’eau et de nourriture est envisageable, tout comme se faire approvisionner régulièrement par la Terre. Mais dans ce cas, le moindre problème risque de mettre l’équipe martienne en danger. La solution pérenne est l’autosuffisance : l’agriculture sur Mars permettrait de pouvoir produire ses propres ressources sans avoir besoin d’un approvisionnement complet de l’extérieur, comme le suggère le dessin de Zakine Jacobs.
C’est là que les ennuis commencent. Faire pousser des légumes sur Terre n’est en soi pas sorcier. Quelques graines, de la terre, de l’eau et une bonne dose de patience font généralement l’affaire. Si l’on peut emporter quelques graines sur Mars, il ne suffit pas de les planter pour espérer manger copieusement.En premier lieu, arroser son champ martien risque de virer à l’averse de grêle. Sur Terre, notre expérience quotidienne nous apprend que l’eau est liquide entre 0 et 100 °C. À température ambiante, en surface, on peut donc utiliser l’eau liquide pour arroser. Sur Mars, la température est plus basse. L’eau existe presque exclusivement sous forme de glace. Mais même en plein été martien, sous un soleil de plomb et une température caniculaire de 20 °C, la glace s’évapore sur la planète Rouge… Car la pression atmosphérique est bien plus faible, et le comportement de l’eau est bien différent dans ces conditions ! En second lieu, le sol martien n’est pas le même que notre terre terrestre. Au-delà de la composition, c’est surtout le rayonnement du Soleil, très peu filtré par l’atmosphère martienne, qui pose problème. Les rayons ultraviolets stérilisent le sol martien, détruisant toute forme de vie qui pourrait s’y trouver et rendant la culture « à l’air libre » impossible. En résumé, faire pousser des légumes sur Mars est envisageable, mais sous serre avec température, rayonnement et pression contrôlés !
Le film Seul sur Mars montre d’ailleurs l’exemple lorsque l’astronaute Mark Watney fait pousser des patates à l’intérieur de son habitat pressurisé. Une expérience qui semble concluante, malgré un menu quelque peu monotone comme l’évoque le dessin de Akenium !
Mais peut-on réellement faire pousser des patates sur Mars comme le suggère le film ? C’est la question à laquelle a essayé de répondre le Centre international de la patate (CIP, à Lima au Pérou ‒ cipotato.org/), un centre de recherche tout à fait sérieux qui a mené une expérience sur la culture de patates en milieu spatial. À bord d’un CubeSat (nanosatellite permettant aux universités de réaliser des expériences spatiales à faible coût), une cellule contenant des germes de patate a été soumise à des conditions de température, pression et composition de l’air et du sol semblables à celles de Mars. Les résultats préliminaires montrent que les patates parviennent à pousser dans ces conditions (vidéo : youtu.be/AE3b7Oe_kys). Il est vrai que cette expérience ne démontre pas que les patates poussent bien sur Mars, mais en tout cas ces cultures résistent à des conditions extrêmes. C’est un début, et l’expérience in situ reste l’ultime étape pour savoir si les futurs colons martiens se nourriront exclusivement de pommes de terre.
Et une fois installés, à quoi ressemblerait la vie des explorateurs sur Mars ? Nous serions probablement assez loin de la vision de Morgane Parisi et ses « Marskets » ouverts toute la journée et toute l’année sur la planète Rouge.
Les premiers colons seront certainement scientifiques et ingénieurs. Leur mode de vie et de fonctionnement pourrait ressembler à ce que l’on trouve à Concordia, la station de recherche franco-italienne installée en Antarctique : un laboratoire à grande échelle, où la vie est rythmée par les expériences scientifiques réalisées sur le site. Dans le domaine spatial, c’est la Station spatiale internationale qui ressemble le plus à un laboratoire extraterrestre. Dans cet environnement, les astronautes expérimentent quotidiennement dans les domaines de la biologie, de la médecine, de la physique ou de la chimie, pour préparer le voyage habité vers d’autres planètes. S’aventurer à imaginer une vie plus courante, avec du tourisme spatial et le développement d’une seconde humanité sur Mars, relève encore de la science-fiction. Rappelons-le une dernière fois : à moins de terraformer la planète, Mars restera inhospitalière pour toute forme de vie. Mais une chose est sûre : Mars est la prochaine destination de la conquête spatiale habitée, il ne reste qu’à se préparer au mieux pour cet ambitieux voyage.
