Il existe différentes façons de parvenir à notre but, soit terraformer Mars pour la rendre habitable à l’espèce humaine. Nous allons vous montrer une des méthodes de terraformation semblant envisageable et réalisable dans les siècles à venir. Son principe, développé par Haynes en 1990, consiste en un processus provoquant peu de bouleversements et qui s’auto-entretien naturellement.

Cette étape, très lente, serait caractérisée par trois étapes :
1. L’augmentation de la température et de la pression (amélioration de l’atmosphère)
2. Réactivation de l’hydrosphère (soit du cycle de l’eau)
3. Implantation de la biosphère (enrichissement en O2)

La température actuelle de Mars est nettement insuffisante (-140 à 22°C) pour y permettre une acclimatation de l’homme. En effet, l’organisme humain est composé d’enzymes (catalyseurs biochimiques), participant au bon fonctionnement de ce premier, qui seraient inefficaces sur Mars. Ces enzymes agissent selon le milieu (pH, température...). Dans notre cas, c’est la température qui empêcherait le bon fonctionnement de ces enzymes, comme le montre le graphique ci-dessous.

Afin de conserver une température du corps assez élevée pour maintenir l'activité enzymatique (37°C environ), l'Homme doit consommer d'autant plus d'énergie que la température extérieure est basse. Il ne peut donc cependant survivre lorsque celle-ci devient trop faible (inférieure à 0°C), à moins de porter des vêtements voire une combinaison isolante. Étant donné que l'objectif à terme de la terraformation de Mars est de la rendre accueillante pour l'Homme à l’image de la Terre, l’Homme devrait donc pouvoir vivre sur Mars sans combinaison.

D’autre part, comme le montre le schéma ci-dessous, la pression de Mars ne permet pas la présence d’eau liquide sur son sol ce qui empêche toute forme de vie.

Pour commencer notre Terraformation, il est donc indispensable d’augmenter la température et la pression de Mars.

1) Augmentation de la température et de la pression

Pour entamer le processus de terraformation, il faudrait augmenter la température de Mars de 4°C pour libérer le CO2 présent en grande quantité (et l'eau) dans les calottes polaires. On provoquerait ainsi une augmentation de la pression et on amorcerait le phénomène de l'effet de serre qui provoquera l'augmentation de la température (densification de l'atmosphère).

Pour parvenir à cette augmentation de 4°C l'hypothèse la plus étudiée semble l'installation en orbite de miroirs solaires géants.

E.G. Oberg a proposé, dès 1981, l'utilisation de miroirs orbitaux. Leur rôle serait de contrer la lumière solaire pour la focaliser sur les calottes (principe du four solaire). McKay et Zubrin ont, en 1993, poursuivirent les études pour déterminer les besoins nécessaires et la faisabilité du projet. Ils sont arrivés à la conclusion d'un système de miroirs stationnaires répondant aux conditions suivantes pour que les coûts, les délais et la pose soient envisageables: surface très importante (~125km de diamètre) et très réfléchissante, matériaux ultra légers (probablement de l'aluminium d'une éventuelle provenance de la Lune ou des astéroïdes), masse de 200 000 tonnes (4t/km²), épaisseur de 4mm. Ces miroirs seraient donc stationnaires et non en orbite, la gravité de Mars compensant la pression de la lumière solaire. Leur équilibre aurait pour bases la force gravitationnelle de Mars et la pression du rayonnement lumineux sur leur surface (principe des voiles solaires). On peut envisager un tel équilibre à 214 000km de Mars.

Malgré cette étude poussée, la réalisation est encore bien peu probable puisque la quantité d'aluminium nécessaire correspond à la totalité de celle produite sur Terre en cinq jours. La voile solaire serait fabriquée en Mylar (d=4t/km²), matériau utilisé pour la production de couvertures de survie et le revêtement des satellites. Grâce à ce miroir, l'énergie reflétée serait de 27 Terra-Watts (10¹²W) et permettrait un réchauffement de cinq degrés, valeur suffisante pour enclencher le processus de terraformation. Les russes ont réalisé un projet de 20m de diamètre, nommé Znamya. Nettement visible de la Terre, il a été testé en orbite en février 1993.

Projet russe "Znamya"

Par ailleurs, une autre solution paraît envisageable: la diminution de l'albédo (caractéristique d'un objet définie par le quotient de la quantité de lumière reçue par la quantité de lumière renvoyée) des calottes polaires afin d'augmenter l'énergie absorbée, donc la chaleur (Infrarouge) de ces dernières. D'après une étude de la NASA, en abaissant cet albédo à seulement 0,73 les calottes pourraient être entièrement vaporisées dans l'atmosphère en 100 ans. On diminuerait l'albédo des calottes en les recouvrant du sable noir qui constitue certaines régions de Mars notamment proches des pôles.(L’utilisation de poudre de carbone pourrait créer le même effet). Cette idée de 1973 élaborée par Carl Sagan comporte de nombreux avantages puisqu'elle est économique et facilement réalisable. On ne peut cependant pas certifier la stabilité d'autant de poussière par rapport au climat martien.

Remarque: solutions auxiliaires aussi envisagées

- Les cyanobactéries comme la Deinococcus radiodurans, qui est très résistante face aux bombardements UV, pourraient survivre sur Mars lors de la première étape de la terraformation. Ces cyanobactéries utiliseraient le CO2 contenu dans le régolite martien pour fournir du méthane et de l'ammoniac, qui sont des gaz à effet de serre bien plus efficaces que le CO2 mais dont le pouvoir réchauffant est inférieur aux CFC.

Photo microscope d'une cyanobactérie

- On peut envisager l'utilisation des gaz à effet de serre autre que le CO2 mais ayant des effets beaucoup plus puissants. Il faudrait donc relâcher dans l'atmosphère des CFC (Chlorofluorocarbonates) en quantité très importante afin de créer un effet de serre qui augmenterait la température à l'échelle du globe. Pour relacher une quantité suffisante de ces gaz, des usines à CFC devront-être construites. Ces usines devront fabriquer des dizaines de milliards de tonnes de gaz à effet de serre qui seront libérés dans l’atmosphère martienne. L’atmosphère ne contient au départ que très peu d’ozone, sa destruction par les CFC n’est donc pas un problème important. Il faudra choisir des molécules ayant une durée de vie importante (100 à 10 000 ans). Le perfluorométhane (CF4) est un de cela. Il sera même possible, en sélectionnant correctement les CFC, de constituer une couche d'ozone anti-UV (au lieu de la détruire !).

D’après les expériences réalisées par les atterrisseurs Viking, on sait que la réaction des super-oxydes du régolite avec l’eau liquide entraîne l’émission d’oxygène. Lorsque l’eau envahira à nouveau les déserts de Mars, le sol libérera donc peut-être de lui-même son oxygène.

Une fois que la température se sera élevée d'environ 60°C et donc que la concentration en CO2 dans l'atmosphère aura augmenté, la pression atmosphérique sera environ égale à 1/10ème de celle de la Terre, on pourra passer à la deuxième étape de la terraformation de la planète Mars.

De plus, on connait la l’équation d’état des gaz parfaits :

PV = nRT

P : Pression du gaz (Pa)
V : Volume du gaz (m³)
n : Quantité de matière du gaz (mol)
R : Constante molaire des gaz parfaits avec R = 8,314
T : Température absolue (°K)

On en déduit que dans les conditions martiennes, si on augmente la température alors la pression et le volume de l’atmosphère grandiront.

2) Mise en place de l'hydrosphère (cycle de l'eau)

La deuxième étape consisterait en une réactivation de l'hydrosphère. Cette étape est la plus importante mais aussi la plus longue, en effet, il s'agit de réactiver l'hydrosphère de la planète, ce qui signifie redonner à Mars le cycle complet de l'eau entre le sol, la surface et l'air. Cela nécessite d'énormes quantités d'eau. Les réserves les plus évidentes sont bien sur les calottes polaires (bien qu'elles soient aussi constituées de glace carbonnée), mais d'après les données rapportées par Mars Odyssey, le sous sol martien contiendrait aussi de grandes quantités d'eau sous forme de glace (pergélisol ou permafrost).

On estime la quantité d'eau contenu dans les calottes polaires à 5 trillions de tonnes. Cette eau devra-t-être totalement vaporisée. Le pergélisol sera liquéfié sur une profondeur d'environ 10 mètres. La vapeur d'eau libérée aidera ensuite à l'augmentation de l'effet de serre et de la température. Puis, elle se condensera par endroit et ainsi des nuages se formeront et les premières pluies apparaîtront et avec elles lacs, rivières, fleuves et océans.

Mars, ses lacs, rivières et océans

3) création d'une atmosphère vivable

Enfin, l'augmentation de la teneur en Oxygène permettrait la vie sur Mars. La dernière étape consiste en l'augmentation de la quantité d'oxygène dans l'atmosphère afin de la rendre respirable. Pour ce faire, on pourra utiliser des bactéries habituées à vivre dans des conditions extrèmes afin de résister aux dures conditions de Mars. Ces bactéries seront du même genre que celles qui ont modifiées l'atmosphère Terrestre il y a des millions d'années en captant le CO2 et en libérant de l'oxygène gràce à leur activité photosynthétique.

Les premières bactéries devront être anaérobiques, c'est-à-dire ne nécessitant pas d'eau et autotrophes, utilisant la photosynthèse pour produire leur propre énergie. Le problème est que les rayons ultraviolets ne sont pas filtrés sur Mars car il'y a très peu de gaz type ozone pour les refléter.

Les bactéries primitives comme les cyanobactéries semblent convenir. La Chroococcidiopsis a la caractéristique de pouvoir survivre dans des températures extrêmes, sans eau, et dans un environnement extrêmement salin. On peut trouver cette bactérie dans les régions désertiques, elle vit enfouie sous les roches, se cachant ainsi des UV. Cette bactérie pourrait convenir pour transformer le dioxyde de carbone contenu dans le régolite et l'eau en oxygène. Le but de cette manoeuvre est d'amener la pression partielle en oxygène à la valeur de 1 mbar. Il sera ensuite possible d'introduire des mousses, des lichens et des plantes qui pourront se développer à la surface de Mars. La pression partielle pourra alors dépasser les 120 mbars. La biosphère commencera à s'activer.

Cyanobactérie: la Chroococcidiopsis

Après ces trois étapes, la planète Mars sera entièrement terraformée et l'homme pourra vivre librement à la surface!

Comme le démontre notre TPE, la vie humaine sur Mars (planète la plus propice) sera sûrement possible dans quelques siècles. En effet après avoir augmenté la température et la pression, réactivé l'hydrosphère puis créé l'atmosphère (soit le processus de Terraformation), l'Humanité pourra techniquement s'y installer. Néanmoins, l'investissement financier est énorme et freine le projet. D'autre part,le côté éthique de la terraformation est aussi posé: le concept engendrerait la destruction du patrimoine martien (paysages...), soit une perte considérable pour la science. Enfin le risque de contamination biologie pour l'Homme sur Mars n'est pas à négliger. Mais tout de même, la Terre est une planète fragile, exposée à de nombreuses catastrophes(cosmiques) qui pourraient provoquer la fin de l'Humanité. C'est donc dans cette optique que Mars s'avère être une terre d'acceuil, un refuge, une solution pour l'éspèce humaine en cas de déstruction de la Terre. Sa terraformation pourrait bien s'avérer devenir le moyen de survie pour l'humanité. .