La vie sur Mars: comment les récentes découvertes nous rapprochent de la planète rouge et combien de temps cela prendra.
Le 16 août 2019, le milliardaire excentrique et inventeur Elon Musk a tweeté Nuke Mars ! (« Frappons Mars avec des bombes nucléaires ! »). Mars - et ce qu'une personne peut en faire - inquiète l'humanité au moins depuis The Martian Chronicles de Ray Bradbury. Mais il y a une énorme différence entre les fantasmes d'il y a un demi-siècle et nos jours: les dernières découvertes scientifiques ont transféré les conversations sur la vie sur Mars des cercles fantastiques aux bureaux des chercheurs et même des hommes d'affaires.
La quatrième planète du système solaire fait la moitié de la taille de la Terre en rayon, mais en superficie, elle est égale à tous les continents terrestres combinés (heureusement, il n'y a pas d'océan), et en 2008, la sonde de recherche de la NASA y a trouvé de l'eau (en forme de glace). Il n'est pas surprenant qu'il y ait une tentation de peupler la planète, et littéralement en juillet 2019, les moteurs de fusée pour un vol là-bas pour la première fois ont pu soulever dans les airs Starhopper, un prototype qui dans quelques années se transformera en Starship - une fusée et un vaisseau spatial créés spécifiquement pour les vols vers Mars. Grâce à la pleine réutilisation de Starship (plus d'une centaine d'utilisations), le coût des vols vers Mars devrait chuter.
Dans le même temps, la température annuelle moyenne sur Mars est de -63 degrés Celsius, à peu près la même qu'à la station antarctique Vostok. Il fait si froid là-bas parce que son atmosphère est 150 fois plus fine que celle de la Terre. Avec une enveloppe de gaz aussi fine, l'effet de serre est très faible, c'est pourquoi il fait froid. Le problème peut être résolu en rapprochant les conditions climatiques sur Mars du climat terrestre - ce processus est appelé terraformation. Dans le cas de Mars, pour cela, il est nécessaire de chauffer fortement la surface de la planète, qui, même dans les meilleures années, est située à 56 millions de kilomètres d'ici.
Les scientifiques luttent assez durement contre ce problème et récemment, à l'été 2019, un moyen inhabituel de rendre la planète rouge habitable a été présenté - pour commencer, au moins partiellement. Il s'est avéré qu'un dôme transparent fait d'un matériau de gel exotique de quelques centimètres d'épaisseur seulement réchauffe tellement l'imitation terrestre du sol martien dans un faible éclairage local qu'il est capable de soutenir la vie végétale sans chauffage supplémentaire. Et c'est une vraie sensation. Nous vous disons ce qui peut être fait en général pour qu'après un certain nombre d'années les gens marchent à travers les champs martiens et admirent deux lunes à la fois.
Dômes d'aérogel: des serres de niveau 80 découvertes par des scientifiques il y a un mois
Passons directement à la découverte la plus récente. En juillet 2019, une équipe de scientifiques a mené des expériences de laboratoire simples dans lesquelles ils ont placé un analogue du sol martien dans une chambre avec une atmosphère raréfiée et une température martienne. Ensuite, ils ont brillé sur les dômes avec des lampes donnant 150 watts d'énergie par mètre carré - exactement autant que le soleil donne en moyenne à la surface de Mars.
Cela s'est avéré surprenant: sans le moindre chauffage extérieur, la surface du sol martien, recouverte d'en haut d'un dôme de gel, s'est réchauffée légèrement au-dessus de zéro degré. Le dôme, de seulement deux centimètres d'épaisseur, transmet bien la lumière visible, chauffant le sol, mais transmet très mal les rayons ultraviolets, infrarouges et la chaleur. Il y a plus qu'assez de matières premières pour sa production (sable ordinaire) sur Mars, ainsi que sur Terre.
Chauffer le sol à 65 degrés avec un simple dôme transparent ressemble à un miracle, car le sol n'a pas d'isolation thermique particulière et une partie de la chaleur va encore sur les côtés. C'est-à-dire que c'est comme recouvrir le sol gelé d'une toile cirée savamment disposée - et puis tout se passe tout seul. Mais il n'y a pas de miracle particulier ici. Les aérogels ont été découverts en 1931 et, en fait, il s'agit d'un gel d'alcool ordinaire, à partir duquel tout l'alcool est évaporé par chauffage, laissant un réseau de canaux remplis d'air. Ses propriétés d'isolation thermique avec la même épaisseur sont jusqu'à 7,5 fois supérieures à celles de la mousse ou de la laine minérale, alors qu'il est pratiquement transparent. Une habitation conventionnelle faite à partir de celle-ci et sur Terre, étant totalement transparente, ne nécessiterait pas de chauffage, sauf pendant la longue nuit polaire.
Fait intéressant, en fait, ce matériau a déjà été testé sur Mars: les rovers américains utilisent de l'aérogel pour que leurs instruments internes ne soient pas trop refroidis pendant la nuit martienne, lorsque la température peut descendre jusqu'à -90 degrés.
Les chercheurs qui ont proposé de tels dômes comme moyen de se rendre un jour sur Mars notent que les dômes d'aérogel sont faciles à transporter sur de longues distances. De plus, des expériences dans des laboratoires terrestres ont déjà montré que même les tomates poussent complètement sur un analogue du sol martien, si la température était normale. Il n'est pas non plus nécessaire de dépenser beaucoup d'eau pour eux: elle n'a nulle part où s'évaporer sous le dôme, c'est-à-dire que même une petite quantité sera constamment consommée par les plantes "en cercle". D'ailleurs, afin de confirmer ces propositions, les auteurs envisagent de transférer les expériences en Antarctique - les vallées sèches de McMurdo, qui sont extrêmement proches de Mars en termes de climat et d'absence d'eau.
Musk a raison: Mars peut en effet être bombardé - et peut-être utilement (mais ce n'est pas un fait)
La manière la plus radicale de résoudre le problème, comme c'est souvent le cas, a été proposée par Elon Musk: bombarder les pôles de Mars avec des bombes thermonucléaires. Les explosions devraient vaporiser du dioxyde de carbone, qui constitue la majeure partie de la glace des calottes polaires de cette planète. Le CO2 créera un effet de serre, c'est-à-dire qu'à cause des bombardements nucléaires sur la quatrième planète, il se réchauffera sérieusement et pour longtemps.
Certes, en 2018 une étude commanditée par la NASA avançait un point de vue complètement différent: il est inutile de bombarder les pôles. Et en général, tout le dioxyde de carbone de Mars n'est pas suffisant pour créer une atmosphère suffisamment dense pour un réchauffement important. Selon les calculs du groupe scientifique "nasov", après avoir fait fondre les calottes polaires de dioxyde de carbone, la pression ne peut y être augmentée que 2,5 fois. Il fera plus chaud, mais c'est toujours les températures de l'Antarctique - et l'atmosphère est 60 fois plus fine que la nôtre. Les auteurs de l'ouvrage ont directement évoqué la personne dont ils critiquent le point de vue: Elon Musk. Mais cela, semble-t-il, ne le dérangeait pas du tout.
Même sur Mars, vous pouvez trouver un canyon de plusieurs milliers de kilomètres de long - et vous y installer.
Mars a des reliefs très inhabituels que l'on ne trouve pas sur Terre. L'un d'eux est le système de canyons de Mariner Valley, long de 4 000 kilomètres, le plus long connu du système solaire. Sa largeur peut aller jusqu'à 200 kilomètres et sa profondeur jusqu'à 7 kilomètres. Cela signifie qu'au fond des canyons, la pression atmosphérique est une fois et demie plus élevée et il fait sensiblement plus chaud et plus humide que sur le reste de la planète. C'est sur une partie des Mariner Valleys que les vaisseaux spatiaux photographient de vrais brouillards de vapeur d'eau (photo ci-dessous), et sur les pentes d'autres zones - des traces sombres de ruisseaux dans le sable, et ces ruisseaux ressemblent étrangement à de l'eau.
Les vallées Mariner ne sont pas larges partout - à certains endroits, leur largeur n'est que de quelques kilomètres. Il a longtemps été proposé de recouvrir de tels endroits d'un dôme en verre, estimant que cela suffira à retenir la chaleur et à former localement une température élevée. Un dôme d'aérogel sur une telle zone avec de l'eau peut conduire à la formation d'un climat local relativement chaud avec ses propres précipitations et eau. De tels endroits peuvent être construits progressivement, et plus la zone couverte de dômes aboutés est grande, plus la température moyenne sera élevée (moins de pertes de chaleur à travers les murs). Donc, en fait, une terraformation aussi progressive et "rampante" peut occuper une très grande surface de la planète.
Quel est le problème avec les calculs de la NASA et pourquoi des scientifiques dissidents sont-ils déjà embauchés à SpaceX ?
Il existe un moyen plus facile de réchauffer la planète Mars aux températures de la Terre. Comme l'a noté un autre groupe de scientifiques, nous avons déjà essayé cette méthode sur Terre, sans le vouloir - en émettant 37 milliards de tonnes de dioxyde de carbone dans son atmosphère et en augmentant progressivement la température de la planète. Cette voie est celle des gaz à effet de serre.
Bien sûr, il n'y a pas de charbon sur Mars qui puisse créer un effet de serre s'il est brûlé. Et le CO2 n'est pas le gaz à effet de serre le plus efficace. Il existe de bien meilleurs candidats, dont le plus prometteur est le SF6. Sa molécule est constituée d'un atome de soufre, autour duquel se détachent six atomes de fluor. En raison de sa "voluminosité", la molécule intercepte parfaitement les rayonnements ultraviolets et infrarouges, tout en transmettant bien la lumière visible. En termes de force de l'effet de serre qu'il provoque, il est 34 900 fois supérieur au dioxyde de carbone. C'est-à-dire qu'un million de tonnes seulement de cette substance produirait le même effet de serre que les dizaines de milliards de tonnes de CO2 émis par l'humanité aujourd'hui.
De plus, le gaz SF6 est très tenace - sa durée de vie dans l'atmosphère est de 800 à 3200 ans, selon les conditions extérieures. Cela signifie que vous n'avez pas à vous soucier de sa dégradation dans l'atmosphère martienne: une fois produite, elle y restera très longtemps. De plus, le gaz est inoffensif pour l'homme et tous les organismes vivants. En fait, sur Mars, c'est plutôt utile, car il intercepte les rayons UV pas plus mal que l'ozone, qui n'est pas encore là.
D'après les calculs, dans environ 100 ans, l'injection de super gaz à effet de serre de ce type peut faire monter les températures sur la planète de plusieurs dizaines de degrés.
Il est intéressant de noter qu'un peu plus tôt, avec le soutien de la NASA, un autre travail scientifique a été réalisé, décrivant précisément un tel scénario - la terraformation de Mars due aux gaz à effet de serre artificiels d'une efficacité accrue. L'un des auteurs de ce travail était Marina Marinova, qui a longtemps travaillé pour la NASA, et aujourd'hui, elle a obtenu un emploi chez SpaceX. D'ailleurs, Elon Musk lui-même l'a cité comme co-auteur, critiquant les travaux qui parlent du manque de CO2 sur Mars, l'empêchant prétendument de se transformer en une planète avec des températures proches de la Terre.
Caractéristique importante d'un tel effet de serre surpuissant: après avoir réchauffé le sol martien, le CO2 qu'il contient devrait être libéré dans l'atmosphère, augmentant encore le réchauffement de la planète.
Quand Mars ressemblera-t-elle réellement à la Terre ?
Si le SF6 peut effectivement transformer la planète entière, il faut bien comprendre que cela n'arrivera pas demain. Selon les calculs, pour cela, vous devez dépenser des milliards de kilowattheures par an - et les dépenser sur Mars, produisant le même gaz SF6 à partir d'un sol riche en fluor et en sol gris. C'est-à-dire que ceux qui souhaitent terraformer devront construire une centrale nucléaire entière de 500 mégawatts sur la planète, des installations de production automatisées qui libèrent constamment du gaz SF6 dans l'atmosphère. Ce processus donnera des résultats tangibles après cent ans de travail. Enfin, ou un peu plus vite avec de très gros investissements dans la création d'usines.
Pendant tout ce temps, les personnes qui assurent leurs activités et étudient Mars devront vivre quelque part. Il est évident que la meilleure solution pour la transformation locale de la planète dans les lieux de leur implantation sera les dômes d'aérogel. C'est-à-dire, si nécessaire, la terraformation se déroulera de deux manières à la fois: locale - pour les colons actuels à l'aide de dômes - et globale - pour la planète dans son ensemble.
Qui peut déjà vivre sur Mars - et pourquoi c'est important
Les pommiers de la planète rouge ne fleuriront pas dans un avenir proche, mais la végétation extérieure pourrait en fait y arriver plus tôt qu'on ne le pense.
En 2012, l'Agence aérospatiale allemande a mené une expérience avec le lichen arctique Xanthoria elegans. Il a été maintenu à une pression 150 fois inférieure à celle de la Terre - sans oxygène, à des températures martiennes. Malgré la nature étrangère de l'environnement, le lichen a non seulement survécu, mais n'a pas non plus perdu la capacité de réussir la photosynthèse (pendant des périodes qui imitent les heures de clarté).
Cela signifie que dans un certain nombre de régions de Mars - les mêmes vallées des marins - de tels organismes de la zone équatoriale peuvent déjà vivre aujourd'hui. Et après le démarrage de la production de gaz SF6 sur Mars, le territoire qui leur convient commencera à s'étendre rapidement. Comme les autres lichens, l'élégante Xanthoria produit de l'oxygène lors de la photosynthèse. En fait, c'est la libération de lichens sur les terres terrestres il y a environ 1,2 milliard d'années (0,7 milliard d'années avant les plantes supérieures) qui a permis à l'atmosphère terrestre d'augmenter fortement la teneur en oxygène au niveau des hautes terres terrestres d'aujourd'hui. Très probablement, sur Mars, les lichens auront la même fonction - préparer l'atmosphère afin qu'il soit plus facile pour des créatures plus complexes d'y vivre.
Peut-être des gens.
