Terraformation

 

Terraformation

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Vue d'artiste des différentes étapes de la terraformation de Mars
Vue d'artiste des différentes étapes de la terraformation de Mars

Issue de la science-fiction, la terraformation est devenue une science étudiant la transformation de l'environnement naturel d'une planète, d'une lune ou d'un autre corps, afin d'y réunir les conditions permettant une vie de type terrestre, espérant donc la rendre habitable par l'Homme.

Le terme officiel en français est écogenèse.

L'action primordiale pour y arriver est la modification ou la création d'une atmosphère de composition proche de celle de la Terre, composante essentielle au développement de la vie. On parle aussi d'ingénierie planétaire si l'objectif n'est pas de faire ressembler la planète en question à la Terre.

Il faut noter que chaque candidat à la terraformation présente des conditions qui lui sont propres, rendant le processus spécifique pour chacun d'eux. Les principales études menées concernent la planète la plus proche de la nôtre : Mars. D'autres concernent Vénus, Europe (satellite de Jupiter) et Titan (satellite de Saturne), mais les conditions semblent beaucoup plus difficiles à modifier.

Sommaire

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De la fiction à la science [modifier]

Article détaillé : terraformation en fiction.

Progressivement, les scientifiques se sont intéressés à la terraformation, à commencer par l'américain Carl Sagan qui proposa de terraformer Vénus en 1961, à l'aide d'algues injectées dans son atmosphère. L'environnement vénusien est cependant assez infernal, avec une température de l'ordre de 460°C et une pression 90 fois supérieure à celle sur Terre. Ces conditions sont liées à la présence de dioxyde de carbone (CO2) et de vapeur d'eau, deux gaz à effet de serre.

Les algues devaient générer du dioxygène par photosynthèse et du carbone minéral en se décomposant. La baisse du taux en CO2 entraînait alors le refroidissement et la condensation de la vapeur d'eau. Malheureusement, le carbone a tendance à reformer du CO2 sous forte température... et l'objectif ne semble donc pas atteignable.

Suite à ce premier développement, la terraformation s'est petit à petit imposée comme une réelle possibilité et aujourd'hui la terraformation de Mars est un sujet sérieusement envisagé par de nombreux scientifiques.

Mars [modifier]

Mars
Mars

Les images évoquées par Mars sont celles d'une planète rouge, sèche, rocailleuse... sans vie. Cependant, on y distingue parfois des vallées d'apparence érodée et les recherches in situ semblent indiquer la présence d'anciens fleuves et d'anciennes mers. Or si l'eau, élément essentiel à la vie telle que nous la connaissons, a coulé sur Mars, où se trouve-t-elle aujourd'hui et peut-on la faire resurgir ? Ce sont les principales questions qui animent les débats autour de la terraformation de la planète. L'objectif est donc de redonner à Mars cet environnement qu'elle semble avoir perdu et y ajouter le nécessaire pour l'Homme.

État des lieux [modifier]

Mars possède plusieurs points communs avec la Terre. Sa vitesse de rotation, l'inclinaison de son orbite ou l'aspect de sa surface laissent entrevoir des paysages modelés par des saisons proches de celles que connait la Terre. Le sol (régolithe) martien est composé de nombreux oxydes (SiO2 à 45% et Fe2O3 à 15% environ). Cependant le climat actuel n'est pas tout à fait favorable, la température moyenne avoisine les -60°C et la pression atmosphérique est 160 fois inférieure à celle qu'on trouve sur Terre.

Le CO2 [modifier]

De plus, cette atmosphère est composée à 96% de CO2, pour seulement 0.13% d'O2, et n'offre pas de protection contre les rayons cosmiques ou les ultraviolets, destructeurs pour les êtres vivants. On pense qu'autrefois, l'atmosphère était beaucoup plus dense, toujours composée en majeure partie de CO2, ce qui permettait à de l'eau liquide de s'écouler. On suppose que ce CO2 et cette eau disparus sont contenus dans les calottes polaires et le sol. La première étape de la terraformation consiste donc à augmenter la température moyenne de la planète pour les libérer. On ne connait pas bien les interactions entre les différents réservoirs de CO2 (régolithe, calotte, atmosphère), mais une quantité suffisante pour hausser la pression jusqu'à 300 ou 600 mbar doit être présente.

La température et l'effet de serre [modifier]

L'augmentation de la température de Mars est le point crucial de la terraformation de la planète. Pour y arriver, il s'agit d'augmenter l'effet de serre pour donner une impulsion au processus, qui s'amplifie ensuite de lui-même. Une impulsion initiale de 4°C pourrait s'avérer suffisante, d'après les études de Robert Zubrin, président de la Mars Society. Le processus serait ensuite assez long, à moins de tout faire soi-même.

La première solution est l'utilisation de miroirs géants en orbite de 100 km de rayon pour 200 000 tonnes. Ces miroirs doivent réfléchir la lumière du soleil vers le pôle sud afin de faire fondre la calotte et libérer le CO2 qu'elle possède. La construction de tels miroirs n'est pas anodine, mais le projet russe Znamya de 1999 a montré un type de technologie employable, même s'il ne s'agissait que de « petits » miroirs de 25 m de diamètre. Le CO2 étant un gaz à effet de serre, l'énergie solaire retenue par l'atmosphère serait plus importante et la température s'élèverait. En ce qui concerne le régolithe, la libération nécessiterait certainement plus d'énergie et serait plus longue. Si l'échauffement provoqué à l'aide de la fonte de la calotte n'est pas suffisant, alors il faudrait trouver un autre moyen.

Pour faire fondre la calotte, on peut aussi tenter de réduire son coefficient d'albédo. Actuellement de 0.77, le descendre à 0.73 pourrait permettre de vaporiser la calotte en 100 ans. Pour y arriver, la solution évoquée consiste à noircir la calotte en y déposant de la poussière, de la poudre de charbon… Les vents martiens, assez violents, posent alors un problème sérieux. En plus, le problème du régolithe reste entier.

D'autres gaz sont plus efficaces que le CO2 en ce qui concerne l'effet de serre, comme les chlorofluorocarbones (CFC). Une idée serait de construire des usines de production de CFC à la surface de Mars, comme dans Aliens. On pense que les CFC sont à l'origine du réchauffement de la Terre et donc, pourquoi ne pas utiliser la même technique pour Mars? Ces usines nécessiteraient néanmoins des équipes comprenant quelques milliers de résidents martiens. Zubrin pense qu'en 50 ans, l'atmosphère pourrait être suffisamment épaisse pour stopper les rayonnements nocifs et permettre à des hommes de se déplacer sans scaphandre, mais avec des masques à oxygène.

Une autre méthode est l'emploi d'astéroïdes contenant des gaz à effet de serre puissants comme l'ammoniac. De tels astéroïdes sont probablement présents vers l'extérieur du système solaire où il est plus facile de modifier leur orbite pour les faire rencontrer Mars. La durée de vie de l'ammoniac dans l'atmosphère est réduite, comme celle des CFC, il faudrait alors recourir à un bombardement régulier assez destructeur, ou bien utiliser des bactéries recyclant l'azote photolysé en ammoniac.

Ces méthodes distinctes, liste non exhaustive, peuvent aussi être combinées en vue d'améliorer les résultats.

L'eau [modifier]

La température plus agréable et l'atmosphère plus dense ne rendent pas la planète plus humide. Pour réactiver le cycle de l'eau, nécessaire au développement de la vie, on peut recourir à certains principes évoqués précédemment.
La calotte sud doit contenir une quantité importante libérée lors de sa fonte par exemple. Le sol en contient probablement également sous forme de permafrost ou pergélisol. Ensuite, il faut la vaporiser, à l'aide des miroirs dont on concentre la lumière sur une zone restreinte, ou bien directement à partir d'un noyau de comète, glacé, qui s'écraserait à la surface. Ces méthodes restent préférables à l'emploi de bombes thermonucléaires, qui rendraient la planète radioactive.
Si l'eau se répand à la surface de la planète, un immense océan (Oceanus Borealis) recouvrira l'hémisphère nord de la planète et les cratères de l'hémisphère sud formeront de grands lacs pratiquement circulaires.

L'écopoïèse et l'oxygène [modifier]

Une atmosphère suffisamment dense, de l'eau en abondance, voilà un paradis pour certaines bactéries primitives de la Terre. Cette phase d'emploi de bactéries s'appelle l'écopoïèse. En effet, certains champions de la survie supportent l'absence d'oxygène dans l'air et pourraient donc proliférer dans les conditions créées sur Mars. Se nourrissant du CO2 pour la photosynthèse, ces bactéries introduiraient progressivement de l'oxygène dans l'air martien, ouvrant la voie à des plantes supérieures lorsque la pression partielle atteindra 1mbar. L'Homme devra attendre ensuite environ 900 ans pour se défaire de son masque à oxygène et respirer de l'air avec une pression partielle en oxygène de 120mbar, minimum vital. Le taux de CO2 devrait être réduit aussi par l'ajout de gaz inerte, comme l'azote, où on reparle des astéroïdes...

La génétique pourrait avoir un rôle dans ces opérations afin de créer des plantes réalisant la photosynthèse la plus efficace possible, pour accélérer le phénomène. Certains proposent parfois de sauter la phase bactérienne en brûlant directement le sol à l'aide des miroirs pour décomposer ses oxydes. On pense aussi que le contact entre l'eau et les oxydes libère directement de l'oxygène ce qui faciliterait le travail.

Voilà comment certains scientifiques entendent créer une deuxième planète habitable dans notre système solaire. Cependant le processus est long, les technologies actuelles insuffisantes, sans parler des nombreuses inconnues qui persistent.

Les limites [modifier]

Même si les technologies nécessaires ne sont pas forcément si hors de portée (la fusion thermonucléaire, pour déplacer des astéroïdes et réduire le temps des voyages, ou la construction en orbite sont déjà en cours de développement par exemple.) et même si l'Homme a toujours su créer les outils dont il a eu besoin, une telle entreprise n'est pas d'actualité. Il faudra dans un premier temps envisager des bases autonomes couvertes, en y maintenant un petit écosystème, ce qui posera déjà beaucoup de problèmes.

De plus, si la vie est déjà présente à la surface de la planète, l'importation d'êtres vivants terriens risquerait de faire disparaître la biologie martienne. Afin d'éviter la perte d'informations importantes, qu'elles concernent des êtres vivants ou même seulement la géologie, il semble qu'il faudra dans un premier temps explorer Mars sans la transformer, pour en retirer toutes les informations scientifiques.

La gravité sur Mars est faible et a même été insuffisante pour retenir son atmosphère. Ainsi si on la redensifie, rien n'assure qu'elle ne s'effrite pas à nouveau. Ce processus se déroulerait toutefois sur une très longue période.

Un autre inconvénient contraire à l'établissement de l'Homme sur Mars est l'absence de champ magnétique et l'énorme difficulté d'en rétablir un. Sur Terre, la magnétosphère est engendrée par l'activité du cœur de la planète et empêche les particules énergétiques du vent solaire de frapper sa surface. La densification de l'atmosphère améliorerait un peu la protection, mais il faudrait néanmoins éviter les expositions prolongées à l'air libre.

Étant donné la durée nécessaire à la terraformation de Mars, aucun d'entre nous ne la verra complètement et si elle a lieu effectivement un jour, elle se fera certainement d'une manière très différente de celle présentée ici. Les connaissances en planétologie et ingénierie planétaire restent en effet encore très parcellaires.

Certains envisagent même d'adapter l'Homme à d'autres environnements plutôt que d'adapter l'environnement. En effet, les nanotechnologies pourraient permettre de faire en sorte que l'oxygène ne soit plus indispensable par exemple. D'autres annoncent que la colonisation de l'espace se fera plutôt par des stations spatiales que par la terraformation de différentes planètes.

Une controverse importante subsiste quant à l'utilité d'une telle entreprise. Préserver l'humanité d'un cataclysme terrestre, soif de connaissances, propager la vie, l'intelligence ...

Vénus [modifier]

Diminuer la température [modifier]

Deux pistes sont explorées pour diminuer la température à la surface de Vénus:

  • diminuer le rayonnement solaire, soit en faisant de l'ombre, soit en augmentant l'albédo.
  • diminuer l'effet de serre.

Diminuer la pression atmosphérique [modifier]

Expulser du gaz hors de la planète semble très difficile. La meilleure solution semble être de transformer le gaz en composé solide ou liquide. Soit en envoyant de la poussière de magnésium ou de calcium (que l'on pourrait prélever sur Mercure, ce qui conduirait à la formation de carbonates, soit en injectant de l'hydrogène qui conduirait à la production de graphite et d'eau via la réaction de Bosch. Une autre solution serait d'introduire des organismes vivants, comme des bactéries extrêmophiles, mais si la température au sol reste la même, la matière organique redeviendrait immédiatement du gaz carbonique.

Des cités flottantes dans les nuages [modifier]

Une idée originale pour permettre une colonisation rapide de Vénus, proposée par Geoffrey A. Landis, est de faire flotter d'immenses sacs de gaz à environ 50km d'altitude, à condition de veiller à ce que les dits sacs résistent aux pluies d'acide sulfurique courantes à cette altitude, là où la pression atmosphérique et la température sont proches des conditions terrestres. On pourrait construire des villes à l'intérieur des sacs, qui flotteraient sur l'atmosphère dense de Vénus comme des montgolfières dont l'habitacle serait à l'intérieur du ballon. Le gaz à l'intérieur serait un mélange respirable.

De telles cités pourraient être comme une tête de pont d'où assurer les interventions lourdes pour une terraformation complète de Vénus.

Autres modifications envisageables [modifier]

La rotation de Vénus est très lente, ce qui fait qu'un jour vénusien dure quasiment une année. Accélérer la rotation demanderait trop d'énergie, mais un système de miroirs en rotation pourrait permettre de produire des successions de jours et de nuits plus habituelles pour les terriens.

Bibliographie [modifier]

Voir aussi [modifier]

Liens externes [modifier]



07/10/2007
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