Terraformation

La terraformation originellement issue de la science-fiction devient 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 donnant la possibilité une vie de type terrestre, espérant par conséquent la rendre habitable par l'Homme.

Le terme officiel en français est écogenèse^[1]. Au Journal officiel du 17 avril 2008, le terme de biosphérisation est imposé à la place du terme «écogenèse» proposé dans le Journal officiel du 22 septembre 2000. Le terme de biosphérisation est défini comme la «transformation de tout ou partie d'une planète, consistant à créer des conditions de vie identiques à celles de la biosphère terrestre en vue de reconstituer un environnement où l'être humain puisse habiter durablement.»

L'action essentielle pour y arriver est la modification ou la création d'une atmosphère de composition proche de celle de la Terre, composante principale 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.

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 Mars. D'autres concernent Vénus, Europe (satellite de Jupiter) et Titan (satellite de Saturne), mais les conditions semblent bien plus complexes à modifier.

De la fiction à la science

Progressivement, les scientifiques se sont intéressés à la terraformation, à commencer par l'américain Carl Sagan qui proposa de terraformer Vénus en 1961, avec 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 reconstituer du CO₂ sous forte température... et l'objectif ne semble par conséquent pas atteignable.

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

Mars

Les images évoquées par Mars sont celles d'une planète rouge, sèche, rocailleuse... sans vie. Cependant, on y distingue quelquefois 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 actuellement 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 par conséquent de redonner à Mars cet environnement qu'elle semble avoir perdu et y ajouter l'indispensable pour l'Homme.

État des lieux

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 se compose de nombreux oxydes (SiO₂ à 45% et Fe₂O₃ à 15% à peu près). Cependant le climat actuel n'est pas particulièrement 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

De plus, cette atmosphère est composée à 96% de CO₂, pour uniquement 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'jadis, l'atmosphère était bien 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 par conséquent 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.

Les nouvelles expéditions des sondes spatiales d'observation (Mars express) ont démontré que la calotte sud est en fait une calotte de glace d'eau (et non de CO₂) ^[2]. Cependant il y a bien une fine couche de CO₂ solide d'une dizaine de mètres d'épaisseur par dessus.

La température et l'effet de serre

L'augmentation de la température de Mars est le point essentiel 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'augmente ensuite de lui-même. Une impulsion d'origine de 4°C pourrait s'avérer suffisante, selon 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 pour 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 sans doute plus d'énergie et serait plus longue. Si l'échauffement génèré avec 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 diminuer son cœfficient d'albédo. Aujourd'hui 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 par conséquent, 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 certainement présents vers l'extérieur du dispositif 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 différentes, liste non exhaustive, peuvent aussi être combinées en vue de perfectionner les résultats.

L'eau

La température plus agréable et l'atmosphère plus dense ne rendent pas la planète plus humide. Pour réactiver le cycle de l'eau, indispensable au développement de la vie, on peut recourir à certains principes évoqués auparavant.
La calotte sud doit contenir une quantité importante libérée lors de sa fonte par exemple. Le sol en contient certainement aussi sous forme de permafrost / pergélisol. Par la suite, il faut la vaporiser, avec 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 quasiment circulaires.

L'écopoïèse et l'oxygène

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 se nomme l'écopoïèse. En effet, certains champions de la survie supportent l'absence d'oxygène dans l'air et pourraient par conséquent 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 quand la pression partielle atteindra 1mbar. L'Homme devra attendre ensuite à peu près 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 pour créer des plantes réalisant la photosynthèse la plus efficace envisageable, pour accélérer le phénomène. Certains proposent quelquefois de sauter la phase bactérienne en brûlant directement le sol avec miroirs pour décomposer ses oxydes. On pense aussi que le contact entre l'eau et les oxydes libère directement de l'oxygène ce qui favoriserait le travail.

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

Les limites

Même si les technologies nécessaires ne sont pas totalement hors de portée (la fusion thermonucléaire, pour déplacer des astéroïdes et diminuer 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 tout d'abord envisager des bases autonomes couvertes, en y désormais un petit écodispositif, ce qui posera déjà énormément 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 uniquement la géologie, il semble qu'il faudra tout d'abord explorer Mars sans la transformer, pour en retirer l'ensemble des informations scientifiques.

La gravité sur Mars est faible et a même été insuffisante pour retenir son atmosphère, qui s'est en grande partie évanouie dans l'espace : si on redensifiait l'air, soumis aux mêmes conditions, il s'échapperait à nouveau. Des solutions existent : le processus pourrait se dérouler sur une très longue période et être associé à un contrôle actif de l'atmosphère.

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 génèrée 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 perfectionnerait légèrement la protection, mais il faudrait néanmoins éviter les expositions prolongées à l'air libre.

Compte tenu de la durée indispensable à la terraformation de Mars, aucun d'entre nous ne la verra totalement et si elle a lieu effectivement un jour, elle se fera sans doute d'une manière particulièrement différente de celle présentée ici. Les connaissances en planétologie et ingénierie planétaire restent en effet toujours particulièrement parcellaires.

Certains envisagent même d'adapter l'Homme à d'autres environnements plutôt que d'adapter l'environnement (doctrine du transhumanisme). 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

Diminuer la température

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

Expulser du gaz hors de la planète semble particulièrement complexe. 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 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

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 à peu près 50km d'altitude, à condition de veiller à ce que les dits sacs résistent aux pluies d'acide sulfurique courantes à cette altitude, à l'endroit où la pression atmosphérique et la température sont proches des conditions terrestres. On pourrait construire des villes au sein 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

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

Lune

La colonisation de la Lune est le projet consistant à installer une base permanente habitée sur la Lune.

Les projets utilisant des lanceurs classiques

Dès 1958, plusieurs projets, américains comme soviétiques, visent à installer des bases plus ou moins permanentes sur la Lune.

• Le poste lunaire avancé Horizon (Horizon Lunar Outpost) ^[3] (1959) de l'US Army conçue par Wernher von Braun, une base permanente pour 12 astronautes devant être opérationnelle en décembre 1966 (coût : 6 milliards de dollars)  ;
• Le projet Lunex^[4] de l'US Air Force (1958-1961), une base souterraine pour 21 astronautes devant être opérationnelle en 1968 (coût : 7, 5 milliards de dollars)  ;
• La base lunaire semi-permanente DLB^[5] de Vladimir Barmine (1962) pour 9 cosmonautes devant être opérationnelle en 1975 ;
• Le KLE Complex (1964-1974) comprenant une première base semi-permanente (3 à 6 mois) pour 3 cosmonautes conçue par Vladimir Chelomei (80 tonnes) puis une seconde conçue par Vladimir Barmine (150 tonnes) devant être respectivement opérationnelles en 1975 et 1980 ;
• Le projet Selena^[6] de Douglas Aircraft Company conçu par Philip Bono (1964) visant à établir une base temporaire pour 25 astronautes en décembre 1975, devenant permanente en février 1978 puis étendue à un équipage de 1 000 personnes en janvier 1981 ;
• Le L3M^[7] de l'OKB-1 (1969-1974) pour 3 cosmonautes pour une durée de 90 jours devant être opérationnel pour une série de lancements de 1978 à 1980 ;
• La base LEK^[8] (Lunar Exploration Complex) conçue par Valentin Glouchko (1974) pour 3 cosmonautes, comprenant le Laboratorno-zhiloy modul' (LZhM) semi-permanent et le Laboroatorno-zavodskoy modul' (LZM) permanent, devant être opérationnelle en 1980 ;
• L'Energia Lunar Expedition conçue par Valentin Glouchko (1988), une résurgence plus lourde du train spatial LOK-LK de 1964 pour 3 cosmonautes et une durée de 10 jours ;

Bibliographie

• revue Bifrost n° 35, La terraformation par Roland Lehoucq.

Notes et références

1. ↑ Droit français : arrêté du 20 février 1995 relatif à la terminologie des sciences et techniques spatiales.
2. ↑ cieletespace. fr
3. ↑ Description du projet Horizon Lunar Outpost à [lire en ligne]
4. ↑ Description du projet Lunex à [lire en ligne]
5. ↑ Description de la base lunaire DLB à [lire en ligne]
6. ↑ Description du projet Selena à [lire en ligne]
7. ↑ Description du L3M à [lire en ligne]
8. ↑ Description du LEK à [lire en ligne]

Liens externes

• (fr) Dossier illustré sur la terraformation de Mars
• (fr) http ://www. nirgal. net/terraformation. html
• (fr) http ://www. mars-terraforming. fr. st
• (en) http ://www. users. globalnet. co. uk/∼mfogg/zubrin. htm
  
• (en) http ://www. howstuffworks. com/terraforming. htm

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