Colonisation de Mars

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Conception artistique d'une installation sur Mars, Nasa, 2005.

De toutes les planètes du système solaire, Mars est celle qui est la plus citée par les scientifiques qui travaillent à la NASA[réf. souhaitée] portant sur la création de colonies permanentes humaines dans l'espace. Les conditions à sa surface et la présence d'eau sous forme soit de glace soit de vapeur ou encore sous forme liquide en profondeur en font une des planètes hospitalières du Système solaire après la Terre. Après Vénus, c'est la planète la plus facile à atteindre depuis la Terre en termes d'énergie et de proximité avec un transit de 7 à 8 mois[1].

Comparaison de Mars et de la Terre[modifier | modifier le code]

Similitudes avec la Terre[modifier | modifier le code]

Alors que la Terre ressemble beaucoup à sa voisine Vénus en termes de taille, les similitudes entre Mars et la Terre sont beaucoup plus intéressantes dans l'optique d'une colonisation :

  • le jour martien (ou sol) a une durée très proche du jour terrestre avec 24 heures 39 minutes et 35,244 secondes[2] ;
  • la surface de Mars représente 28,4 % de celle de la Terre, soit légèrement moins que la surface des terres émergées sur notre planète (29,2 % de la surface terrestre) ;
  • Mars a une inclinaison de l'axe de 25,19° et la Terre de 23,44°. Comme la Terre, Mars a des saisons ; cependant l'année martienne faisant 1,88 année terrestre, elles durent significativement plus longtemps ;
  • Mars a une atmosphère : bien que très faible (environ 0,7 % de l'atmosphère terrestre), elle peut fournir quelque protection contre les radiations solaires et les rayons cosmiques ; l'atmosphère martienne a aussi été utilisée avec succès pour l'aérofreinage de sondes spatiales ;
  • les observations du Mars Exploration Rover de la NASA et de Mars Express de l'ESA confirment la présence d'eau sur Mars sous forme de glace, de vapeur et de liquide en profondeur. Mars contient en quantités significatives tous les éléments chimiques nécessaires à la vie. L'eau est de nos jours présente dans les calottes polaires et dans le sous-sol. Les observations effectuées par satellite ont détecté des écoulements sporadiques d'eau salée liquide (saumures) à la surface de la planète[3].

Différences[modifier | modifier le code]

Il existe de grandes différences entre la Terre et Mars :

  • l’énergie solaire atteignant la haute atmosphère de Mars (la constante solaire) est seulement la moitié de celle qui atteint la Terre. Toutefois, au sol, la quantité reçue en moyenne est du même ordre, car l’atmosphère martienne filtre moins le rayonnement (moins de réflexion atmosphérique et moins de nuages) ;
  • la gravité de surface sur Mars est seulement 38 % de celle de la Terre (3,71 contre 9,80 m/s2)[4]. Bien que la microgravité soit connue pour causer des problèmes de santé telles qu'une perte musculaire et de la déminéralisation[5],[6], il est incertain que la gravité martienne ait le même effet. Le Mars Gravity Biosatellite était un projet visant à apprendre quels seraient les effets de la faible gravité de surface martienne sur les êtres humains[7].
  • bien que des organismes extrémophiles survivent dans des conditions hostiles sur la Terre, dont des simulations de l'atmosphère martienne, peu de plantes et animaux peuvent survivre aux conditions existantes à la surface de Mars[8] ;
  • la pression atmosphérique sur Mars est trop basse pour permettre la survie d’êtres humains sans combinaison spatiale ;
  • le climat de Mars est bien plus froid que celui de la Terre avec une température moyenne de −63 °C et des minimales de −140 °C[9],[10]. La température la plus froide enregistrée sur Terre est de −93,2 °C en Antarctique.
  • la présence d'eau en surface n'est que transitoire et que sous certaines conditions. En effet, il faut des conditions de pression satisfaisante ainsi qu'une distance par rapport au Soleil pas trop élevée ni trop faible.[11],[12].
  • l’excentricité orbitale martienne est plus grande que celle de la Terre, augmentant (ou réduisant selon l'hémisphère considéré) les variations de température entre les saisons ;
  • l’atmosphère martienne a une pression partielle de dioxyde de carbone de 0,71 kPa contre 0,037 kPa sur Terre. L'empoisonnement au CO2 (hypercapnie) commence, chez l'être humain, à environ 0,10 kPa. Même pour les plantes, la présence de plus de 0,15 kPa de CO2 est toxique. Cela signifie que l'air martien est toxique pour les plantes et les animaux même avec une pression réduite[13].
  • Mars n’a pas de magnétosphère pour minimiser les effets du vent solaire. D’après la sonde Mars Odyssey, les radiations en orbite martienne sont 2,5 fois plus fortes que celles atteignant la Station spatiale internationale. Au niveau de la surface, les radiations sont toutefois atténuées par la planète d’un côté et l’atmosphère de l’autre. Dans le cas d’éruption solaire les doses de radiations peuvent être très élevées mais elles pourraient être détectées à temps grâce à un réseau de satellites.

On mesure mal le niveau de nocivité des radiations. En effet, le consensus est qu’à l’exception des éruptions solaires protoniques il n’y a pas de risques majeurs immédiats pour un voyage vers Mars ou une colonisation.

Contraintes pour l'installation humaine[modifier | modifier le code]

Installation[modifier | modifier le code]

Les conditions à la surface de Mars sont plus proches des conditions sur Terre en termes de température et de pression atmosphérique que celles d'autres planètes ou lunes, à l'exception de la région supérieure des nuages de Vénus[14]. Toutefois, la surface reste inhospitalière pour l'homme et la plupart des organismes vivant du fait de la pression atmosphérique réduite et du peu d'oxygène (0,1 % d'oxygène).

En 2012, des expériences ont semblé montrer que certains lichens et cyanobactéries avaient survécu et démontré une capacité d'adaptation remarquable à la photosynthèse après 34 jours simulant les conditions de vie sur Mars dans le laboratoire de simulation de Mars du Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt[15],[16],[17]. Certains scientifiques pensent que les cyanobactéries pourraient jouer un rôle dans le développement d'une base autonome sur Mars[18]. Ils proposent que des cyanobactérie soit utilisées directement à diverses fins, dont la production de nourriture, de carburant et d'oxygène ; mais aussi indirectement le produit de leur culture pourrait permettre la croissance d'autres organismes, ouvrir la voie à un ensemble de processus biologiques permettant la vie sur la base des ressources martiennes[18].

Les Hommes ont exploré sur Terre des régions partageant les mêmes conditions que Mars. Selon les données de la NASA, les températures sur Mars à faible altitude sont similaires à celles de l'Antarctique[19]. La pression atmosphérique mesurée par les ballons stratosphériques habités (35 km en 1961[20], et 38 km en 2012) est similaire à celle à la surface de Mars[21].

Sites possibles de colonisation[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Caves of Mars Project.

Deux principaux types de sites retiennent l'attention comme lieux potentiels d'une colonisation : les grottes des régions équatoriales et les tunnels de lave.

Mars Odyssey a découvert ce qui semblait être l'entrée de grottes sur Arsia Mons. L'hypothèse a été émis que les colons pourraient bénéficier de l’abri que ces grottes où structures similaires pourraient offrir contre les radiations et les micrométéorites. De l'énergie géothermique pourrait également être présente dans les régions équatoriales[22].

Plusieurs des tunnels localisés sont sur Arsia Mons. Les exemples similaires sur Terre montrent qu'il pourrait s'agir de passages longs offrant une protection complète des radiations et relativement facile à sceller en utilisant le matériel disponible sur site, particulièrement dans les petites sections[23].

Terraformation[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Terraformation de Mars.
Vision artistique de la planète Mars une fois terraformée, par Mathew Crisp.

Il y a beaucoup de discussions sur la possibilité de terraformer Mars pour permettre à un ensemble d'organismes, dont l'être humain, de survivre à la surface de Mars sans l'aide de la technologie[24].

Ce processus nécessiterait deux grandes étapes : une augmentation de la pression atmosphérique et de la température à la surface, puis une augmentation du taux de dioxygène ambiant pour atteindre la pression partielle de 120 hectopascals d'O2 nécessaire à la survie d'un mammifère de taille humaine.

Communication[modifier | modifier le code]

Les communications radio (satellite ou non) ou téléphonique avec Mars pourront souffrir de retards dus à la propagation de la lumière et autres phénomènes ondulatoires. La communication peut être difficile pendant quelques jours à chaque période synodique, au moment de la conjonction supérieure quand le Soleil est directement entre Mars et la Terre. La durée aller/retour d'une communication à la vitesse de la lumière, va de 6,5 minutes quand les deux planètes sont au plus proche, jusqu'à 44 minutes quand elles sont en conjonction supérieure.[réf. souhaitée]

Risques[modifier | modifier le code]

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En dehors des critiques générales à la colonisation de l'espace, il y a des réserves spécifiques à l'établissement de colonies sur Mars :

  • une contamination de la planète par la vie terrestre est possible. La question d'une vie sur Mars passée ou présente n'a pas encore été résolue ;
  • les radiations du voyage vers Mars augmentent un peu les risques de cancer ou les anomalies génétiques, ce qui peut compliquer la colonisation ;
  • les tempêtes de poussières peuvent être très violentes, s'étendre sur toute la planète et durer des mois comme ce fut le cas lors de la mission Mariner 9. Quel serait alors l'effet sur les serres et la production énergétique ?

Projets d'installation sur Mars[modifier | modifier le code]

  • En 2012, le projet Mars One invite tout un chacun à postuler pour devenir colon martien, avec un objectif d'installation d'une colonie pour 2032.
  • L'entreprise, SpaceX, portée par Elon Musk, veut rendre la colonisation possible et permettre « à l'humanité d'établir une colonie permanente et autonome sur Mars dans les 50 à 100 prochaines années » [25]. Le projet Red Dragon (sonde spatiale) ferait la démonstration technologique de la possibilité du voyage. En 2016, Elon Musk a dévoilé sa vision de la colonisation de Mars, impliquant des centaines d'embarcations réutilisables, emportant chacune de 100 à 250 colons[26].

Sources[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. Regis 2015
  2. (en) Viorel Badescu, Mars: Prospective Energy and Material Resources, Springer Science & Business Media, (ISBN 978-3-642-03629-3, lire en ligne), p. 600 Extract of page 600
  3. « NASA Confirms Evidence That Liquid Water Flows on Today’s Mars » (consulté le 29 septembre 2015)
  4. (en) David R. Williams, « Mars Fact Sheet », NASA, National Space Science Data Center, (consulté le 12 octobre 2007)
  5. Fong 2014
  6. (en) « Gravity Hurts (so Good)] », NASA,
  7. (en) « Mars Mice », science.nasa.gov,
  8. (en) « Can Life exist on Mars? » [archive du ], Mars Academy, ORACLE-ThinkQuest
  9. (en) Calvin Hamilton, « Mars Introduction »
  10. (en) Glenn Elert, « Temperature on the Surface of Mars »
  11. (en) M. H. Hecht, « Metastability of Liquid Water on Mars », Icarus, vol. 156, no 2,‎ , p. 373–386 (DOI 10.1006/icar.2001.6794, Bibcode 2002Icar..156..373H)
  12. (en) Guy Webster et Dwayne Brown, « NASA Mars Spacecraft Reveals a More Dynamic Red Planet », NASA, (consulté le 2 mars 2014)
  13. (en) Jerry Coffey, « Air on Mars »(ArchiveWikiwixArchive.isGoogleQue faire ?), Universe Today, (consulté le 2 mars 2014)
  14. (en) Geoffrey A. Landis, Anthony Colozza et Christopher M. LaMarre, « Atmospheric Flight on Venus » [archive du ] [PDF], Glenn Research Center, National Aeronautics and Space Administration,
  15. (en) Emily Baldwin, « Lichen survives harsh Mars environment », Skymania News, (consulté le 27 avril 2012)
  16. (en) J.-P. de Vera et Ulrich Kohler, « The adaptation potential of extremophiles to Martian surface conditions and its implication for the habitability of Mars » [PDF], European Geosciences Union, (consulté le 27 avril 2012)
  17. (en) « Surviving the conditions on Mars », DLR
  18. a et b (en) Cyprien Verseux, Mickael Baqué, Kirsi Lehto et Jean-Pierre P. de Vera, « Sustainable life support on Mars – the potential roles of cyanobacteria », International Journal of Astrobiology,‎ (DOI 10.1017/S147355041500021X, lire en ligne)
  19. (en) « Extreme Planet Takes Its Toll », Mars Exploration Rovers, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology,
  20. (en) « Higher, Farther, and Longer — Record Balloon Flights in the Second Part of the Twentieth Century » [archive du ], U.S. Centennial Of Flight Commission (consulté le 22 septembre 2014)
  21. (en) « Barometric Pressure vs. Altitude Table », Sable Systems International,
  22. (en) Martyn J. Fogg, « The utility of geothermal energy on Mars », Journal of the British Interplanetary Society, vol. 49,‎ , p. 403–22 (Bibcode 1997JBIS...50..187F, lire en ligne [PDF])
  23. (en) G. E. Cushing, T. N. Titus, J. J. Wynne1 et P. R. Christensen, « THEMIS Observes Possible Cave Skylights on Mars » [PDF] (consulté le 18 juin 2010)
  24. (en) Robert M. Zubrin et Christopher P. McKay, « Technological Requirements for Terraforming Mars »
  25. [www.space.com/34210-elon-musk-unveils-spacex-mars-colony-ship.html]
  26. Boddy Jessica (2016) Top stories: A baby with three parents, 3D-printed bones, and reviving extinct species; Journal Science, Scientific Community ; Sep. 30, 2016DOI: 10.1126/science.aah7371

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Compléments[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]