Colonisation de Mars

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La colonisation de Mars par l'homme, c'est-à-dire l'installation d'une communauté humaine autonome sur cette planète est un thème classique de science-fiction et constitue un projet qui connait dans les années 2010 un engouement populaire important. Mars est de toutes les planètes du système solaire, celle qui présente les conditions les plus favorables pour l'installation de l'homme. La température en surface présente des extrêmes moins élevés, une atmosphère ténue fournit une certaine protection contre les rayonnements nocifs et constitue une source potentielle notamment d'oxygène tandis que l'eau est présente sous forme soit de glace soit de vapeur ou encore sous forme liquide en profondeur. 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. Le projet de colonisation de Mars est porté par un mouvement induit par les entrepreneurs du New Space et parait pour certains une réponse aux préoccupations croissantes concernant l'avenir de l'humanité sur Terre [1],[2].

Pour les décennies à venir, l'installation sur le sol martien pour une durée limitée d'un équipage d'astronautes professionnels se heurte à des problèmes techniques (atterrissage et retour sur Terre dans des conditions acceptables, production des consommables au sol) et financiers non résolus. Une installation permanente soulève le problème de la viabilité économique et de l'adaptation de la physiologie humaine à une gravité beaucoup plus faible et à un niveau de rayonnement nettement plus élevé. Par ailleurs, l'attractivité d'un monde complètement stérile dans lequel l'homme est fortement entravé dans sa liberté de déplacement et condamné à mener un mode de vie monacal semble faible.

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[3] ;
  • 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[4].

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)[5]. Bien que la microgravité soit connue pour causer des problèmes de santé tels qu'une perte musculaire et de la déminéralisation[6],[7], il n'est pas établi 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[8] ;
  • 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[9] ;
  • la pression atmosphérique sur Mars est trop basse pour permettre la survie d’êtres humains sans combinaison spatiale pressurisée ;
  • 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[10],[11]. 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 pour que l'eau liquide soit possible à la surface d'une planète[12],[13] ;
  • l’excentricité orbitale martienne est plus grande que celle de la Terre, augmentant les variations de température suivant la position de la planète sur son orbite ;
  • 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[14] ;
  • 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 du côté non exposé au soleil et par 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.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[15]. Toutefois, la surface reste inhospitalière pour l'homme et la plupart des organismes vivants 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[16],[17],[18]. Certains scientifiques pensent que les cyanobactéries pourraient jouer un rôle dans le développement d'une base autonome sur Mars[19]. Ils proposent que des cyanobactéries soient 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[19].

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[20]. La pression atmosphérique mesurée par les ballons stratosphériques habités (35 km en 1961[21], et 38 km en 2012) est similaire à celle de la surface de Mars[22].

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 émise que les colons pourraient bénéficier de l’abri que ces grottes ou structures similaires pourraient offrir contre les radiations et les micrométéorites. De l'énergie géothermique pourrait également être présente dans les régions équatoriales[23].

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[24].

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[25].

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 entre la Terre et Mars sont fortement handicapées par la distance entre ces deux corps et les limites imposées à la propagation du signal radio par la vitesse de la lumière. La durée aller/retour d'une communication va de 6,5 minutes quand les deux planètes sont au plus proche (distance d'environ 60 millions km), jusqu'à 44 minutes quand elles sont en conjonction supérieure (environ 400 millions km). La communication peut être difficile sinon impossible pendant quelques jours à chaque période synodique, au moment de la conjonction supérieure quand le Soleil est directement entre Mars et la Terre.

Astronautes modifiés génétiquement[modifier | modifier le code]

La modification génétique des colons martiens est une piste envisagée pour rendre la colonisation de Mars possible. Parmi les améliorations envisagées figurent la synthèse des acides aminés que le corps humain ne produit normalement pas, la capacité de résister aux radiations, une meilleure régénération osseuse, la capacité de se nourrir exclusivement d'eau sucrée, etc[26],[27].

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 :

  • 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 ?
  • La question d'une vie sur Mars passée ou présente n'a pas encore trouvé de réponse définitive. La contamination de la planète par la vie terrestre est possible et doit être évitée tant que la présence d'une vie sur Mars n'a pas été écartée.

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 » [28]. 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 de lanceurs réutilisables, emportant chacune de 100 à 250 colons[29]. L'un des objectifs énoncés par Elon Musk pour son entreprise SpaceX est de rendre possible cette colonisation en fournissant des moyens de transport et « aider l'humanité à établir une colonie permanente et autonome sur [Mars] au cours des 50 à 100 prochaines années »[30].
    Conception artistique d'une installation sur Mars, Nasa, 2005.

Sources[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « House Science Committee Hearing Charter: Lunar Science & Resources: Future Options », sur www.spaceref.com (consulté le 25 juillet 2017)
  2. (en) « Space Race Rekindled? Russia Shoots for Moon, Mars », ABC News,‎ (lire en ligne)
  3. (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
  4. « NASA Confirms Evidence That Liquid Water Flows on Today’s Mars » (consulté le 29 septembre 2015)
  5. (en) David R. Williams, « Mars Fact Sheet », NASA, National Space Science Data Center, (consulté le 12 octobre 2007)
  6. Fong 2014
  7. (en) « Gravity Hurts (so Good)] », NASA,
  8. (en) « Mars Mice », science.nasa.gov,
  9. (en) « Can Life exist on Mars? » [archive du ], Mars Academy, ORACLE-ThinkQuest
  10. (en) Calvin Hamilton, « Mars Introduction »
  11. (en) Glenn Elert, « Temperature on the Surface of Mars »
  12. (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)
  13. (en) Guy Webster et Dwayne Brown, « NASA Mars Spacecraft Reveals a More Dynamic Red Planet », NASA, (consulté le 2 mars 2014)
  14. (en) Jerry Coffey, « Air on Mars »(ArchiveWikiwixArchive.isGoogleQue faire ?), Universe Today, (consulté le 2 mars 2014)
  15. (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,
  16. (en) Emily Baldwin, « Lichen survives harsh Mars environment », Skymania News, (consulté le 27 avril 2012)
  17. (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)
  18. (en) « Surviving the conditions on Mars », DLR
  19. 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)
  20. (en) « Extreme Planet Takes Its Toll », Mars Exploration Rovers, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology,
  21. (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)
  22. (en) « Barometric Pressure vs. Altitude Table », Sable Systems International,
  23. (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])
  24. (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)
  25. (en) Robert M. Zubrin et Christopher P. McKay, « Technological Requirements for Terraforming Mars »
  26. (en) Antonio Regalado, « The not-so-secret plan to genetically modify astronauts », MIT Technology Review,‎ (lire en ligne)
  27. « Biologist: Space Travelers Can Benefit From Genetic Engineering », Space.com,‎ (lire en ligne)
  28. [www.space.com/34210-elon-musk-unveils-spacex-mars-colony-ship.html]
  29. 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
  30. (en) « SpaceX's Elon Musk Unveils Interplanetary Spaceship to Colonize Mars », Space.com,‎ (lire en ligne)

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Compléments[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]