Peut-on terraformer Mars ?

Bonjour à tous, 

Le film "Seul sur Mars" est sorti en salles en octobre 2015, mais le DVD et la version VOD, eux, sont sortis fin février.  Malgré quelques incohérences scientifiques, en particulier liées au climat martien et à la dynamique, le film est particulièrement bien réalisé, tant au niveau scénaristique que visuel. 

Avant de débuter la lecture de cet article, sachez que si vous n'avez pas vu le film et souhaitez le visionner, lire cet article vous révèlera certains éléments de l'intrigue et des images. Bref, si vous prévoyez de découvrir ce film bientôt, sautez les paragraphes entre les étoiles. 

****** SPOILER ALERT ******

Seul sur Mars, de son titre original (aux deux sens du terme!) The Martian, est un film de Ridley Scott avec notamment Matt Damon dans le rôle principal. Lors d'une expédition sur la planète rouge, une tempête se déclare, obligeant l'équipage à évacuer en urgence : le botaniste Mark Watney est alors abandonné par son équipe qui le croit mort. Mais l'astronaute est bien vivant, et il s'organise sur cette planète hostile pour survivre et communiquer avec la Terre, laquelle de son côté tente de trouver un moyen de le sauver.

 Si globalement le film est très bien réalisé, il souffre toutefois de quelques faiblesses, scénaristiques d'une part (à plusieurs reprises, j'ai pu prévoir un événément à venir), scientifiques d'autre part. 

Tout d'abord, la tempête qu'essuie l'équipage de la mission Arès ne peut pas être aussi puissante en raison de l'atmosphère trop fine de la planète rouge ; seule une brise serait ressentie, donc rien qui puisse projeter un homme comme dans le film. De même, il faudrait énormément de temps pour recouvrir de sable et de poussière une sonde, or Pathfinder s'est posée sur le sol martien le 4 juillet 1997. 

Ensuite, le trou réalisé dans la combinaison par le personnage principale ne peut créer la poussée nécessaire pour réaliser le trajet que l'on voit à l'écran.

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Ce film a en tout cas eu le mérite de rappeler au grand public que le projet de se rendre sur Mars est techniquement faisable, même s'il ne fait pas partie des projets à court terme de la NASA, et qu'il s'agit d'une entreprise aussi extraordinaire que celle de la conquête de la Lune durant la Guerre Froide. Dans le film, la durée du séjour de Mark Watney sur la planète rouge laisse sous-entendre une colonisation rapide de Mars, tout en montrant les difficultés auxquelles seront soumis les premiers Martiens. C'est que Mars n'est pas une planète aussi accueillante que la Terre, et y installer durablement d'éventuels colons nécessiterait une terraformation de la planète. Le terme est apparu d'abord dans le cadre de l'imagination fertile de romanciers de science-fiction, le terme apparaissant pour la première fois dans une nouvelle de Jack Williamson en 1942, mais les questions de surpopulation et de pollution ont encouragé les scientifiques à s'y pencher de manière plus sérieuse. 

Formée il y a 4,6 milliards d'années environ, Mars est la quatrième planète à gauche en partant du Soleil, après Mercure, Vénus et la Terre. Comme elles, c'est une planète tellurique (au passage, pour ceux qui se posent la question, tellurique vient du latin tellus, uris, qui signifie tout simplement ... terre). Mais contrairement à la Terre, son sol est essentiellement constitué de matériaux ferreux et silicatés, et son noyau serait liquide et fait de soufre, de fer et de nickel. Même si elle est aujourd'hui très différente de la Terre, car aride et inhospitalière, cela n'a pas toujours été le cas. Jusqu'à il y a environ 3,6 milliards d'années, au Noachien, les deux planètes étaient probablement semblables : atmosphère, magnétosphère, effet de serre, présence d'eau, Mars  a beaucoup changé. 

Pour rendre Mars habitable hors base martienne sous bulle, il faudrait y créer une atmosphère respirable et élever la température.L'atmosphère de Mars est désormais très mince et contient essentiellement du dioxyde de carbone. Pour la densifier, plusieurs propositions ont été faites. La première consisterait à importer de l'eau. En effet, cela accentuerait des réactions en chaîne dans son atmosphère, en particulier la réaction de Bosch CO₂ + 2 H₂ → C + 2 H₂O et la réaction de Sabbatier CO₂ + 4H₂ → CH₄ + 2H₂O. 

En important également du méthane, il serait possible d'augmenter la quantité de dioxyde de carbone et d'eau : CH₄ + 4 Fe₂O₃ ⇒ CO₂ + 2 H₂O + 8 FeO.

Le réchauffement de la température ne pourra se faire qu'une fois l'atmosphère redevenue suffisamment dense. Pour accentuer le réchauffement climatique, plusieurs techniques sont proposées par les scientifiques.

La première d'entre elles consiste à utiliser de gigantesques miroirs placés en orbite martienne pour réfléchir et concentrer la lumière solaire sur une zone donnée, en l'occurence les pôles martiens. En fondant, la calotte polaire libèrerait le dioxyde de carbone qui pourrait initier les réactions dont nous avons déjà parlé. Bien que pharaonique, puisque les miroirs nécessaires mesureraient une centaine de kilomètres de rayon, cette méthode est néanmoins technique réalisable à petite échelle.

La seconde consisterait à baisser l'albédo du sol martien. L'albédo indique le pouvoir réfléchissant d'une surface. Ainsi, un miroir parfait réfléchit toute la lumière ; son albédo est donc de 1. A l'inverse, un sol très sombre peut ne réfléchir que 5% de la lumière incidente, soit un albédo de 0,05. En moyenne, sur Mars, il est de 0,77. Il suffirait de le faire baisser de quelques pourcents pour vaporiser, ne serait-ce que partiellement, la calotte glaciaire dans l'atmosphère de la planète. Et pour cela, il suffit (oui, c'est un bien grand mot) de rendre la surface martienne plus foncée, par exemple en recouvrant la calotte polaire de poussière sombre issue des satellites Phobos et Deimos. 

Un autre obstacle à l'habitabilité de Mars réside dans son absence de magnétosphère. En effet, le champ magnétique d'une planète est dû à la convection des fluides conducteurs composant la partie externe du noyau ; cette convection ne dure que s'il existe un gradient thermique assez fort entre le noyau externe et le manteau. Les deux hémisphères martiens présentent un paléomagnétisme distinct. Cette différence pourrait s'expliquer par la collision d'un objet de la taille de la Lune au niveau de l'hémisphère nord qui aurait causé la disparition du gradient thermique, et par là de l'effet dynamo à l'origine du magnétisme. 

La mission MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution), qui a étudié l'atmosphère de mars à partir de novembre 2014, a montré que peu après la disparition du champ magnétique martien quelques 4,2 milliards d'années avant que je ne rédige ce message, le vent solaire a repoussé la majorité du CO₂ de l'atmosphère dans l'espace. Il existe toutefois un magnétisme rémanent, ainsi que l'a montré en 1998 la sonde Mars Global Surveyor.

D'autres hypothèses pour une terraformation complète incluent l'utilisation de micro-organismes extrêmophiles susceptibles de convertir les radiations solaires en éléments chimiques comme le méthane, la réactivation du cycle de l'eau entre le sol et l'atmosphère. 

Tout cela est cependant soumis à certaines hypothèses, en particulier la quantité de dioxyde de carbone réellement disponible ou encore le fait que le régolite emprisonne le dioxyde de carbone et qu'une quantité importante d'énergie serait nécessaire pour l'en libérer. Bref, sans compter les questions financières et éthiques, ce n'est pas demain la veille que des humains se baladeront dans l'air frais du matin martien.

Mais la conquête de Mars fait toutefois partie des projets officiels de la NASA (Journey To Mars) et d'entreprises privées comme SpaceX, même si ces projets ne se feront a priori pas avant 2030. 

P.