Habitabilité martienne : nous ne sommes pas près de terraformer Mars

D’après des scientifiques, les colons qui espèrent terraformer Mars pour la rendre habitable pourraient se heurter à un obstacle : il n’y a pas assez de dioxyde de carbone pour réchauffer sensiblement la planète.

L’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone sur Terre est une préoccupation environnementale, en raison de leur impact sur le réchauffement de la planète. Mais sur Mars, le réchauffement de la planète pourrait contribuer à créer des conditions plus hospitalières que les terrains vagues gelés de la planète rouge.Terraformer Mars pour rendre sa surface habitable pour la vie sur Terre impliquerait d’augmenter à la fois sa température et sa pression en ajoutant une atmosphère faite de gaz à effet de serre emprisonnant la chaleur. Les seuls présents sur Mars en quantités significatives sont le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau, qui sont actuellement congelés.

En théorie, les miroirs solaires ou d’autres sources de chaleur pourraient être utilisés pour libérer le dioxyde de carbone des roches martiennes et des calottes glaciaires polaires afin de rendre l’atmosphère plus épaisse, ce qui lui permettrait de piéger la chaleur pour rendre la planète plus terrestre.

Selon Bruce Jakosky, un scientifique planétaire de l’université du Colorado à Boulder, aux États-Unis, et responsable scientifique pour la sonde MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) en orbite autour de Mars :

C’est un sujet qui revient de plus en plus dans la presse populaire. Mais est-ce faisable ?

Malheureusement,  Bruce Jakosky et Christopher Edwards, de la Northern Arizona University, estiment dans leur étude (lien plus bas), que la réponse est un « non » retentissant.

Il fut un temps où Mars avait du dioxyde de carbone en abondance, assez pour la réchauffer suffisamment pour produire des océans, des rivières et un climat que nous trouverions probablement agréablement tempéré. Puis une grande partie a disparu, laissant une atmosphère qui, tout en comprenant encore principalement du dioxyde de carbone, a une pression superficielle de seulement 6 millibars, soit 0,6 % de celle de l’atmosphère terrestre.

Représentation artistique de ce à quoi Mars aurait pu, autrefois, ressembler et à gauche son environnement actuel, froid et sec. (NASA)

D’après les mesures de la sonde MAVEN sur la vitesse à laquelle les gaz s’échappent actuellement de Mars, il est probable qu’au moins la moitié d’un barre (500 millibars) de dioxyde de carbone s’est échappée dans l’espace (plus proche d’un bar, pour Jakosky).

Une grande partie du dioxyde de carbone restant a gelé dans la glace dans les calottes polaires martiennes ou il a réagi avec les roches pour former des carbonates. Il est également adsorbé sur la surface par le régolithe martien ou peut-être séquestré dans des glaces exotiques connues sous le nom de clathrates, dans lesquelles l’eau gelée crée des cages cristallines qui piègent les molécules d’autres gaz.

Selon Edwards :

Ce que nous avons fait, c’était des mathématiques évidentes. Nous avons totalisé la quantité de dioxyde de carbone qui reste et comparé ce qu’il faudrait pour transformer Mars en un endroit qui pourrait être colonisé sans grands dômes, combinaisons spatiales et autres choses de ce genre.

Au mieux, Edwards et Jakosky ont découvert qu’il y a seulement assez de dioxyde de carbone accessible pour tripler la quantité actuellement disponible dans l’atmosphère de la planète, portant sa pression à peut-être 20 millibars. Tripler la densité peut sembler beaucoup, mais 20 millibars suffisent à seulement augmenter la température de surface d’un petit 10 °C, beaucoup moins que ce dont les “terraformeurs” auraient besoin.

Cela dit, il peut y avoir un autre réservoir de dioxyde de carbone non pris en compte dans l’étude, contenu dans des roches enfouies profondément sous la surface martienne et pour Jakosky :

C’est un grand point d’interrogation. Nous savons qu’il y en a. Il est exposé dans deux cratères d’impact. Mais nous n’avons aucun moyen de le quantifier. Plus précisément, si elle est profondément enfouie, il est essentiellement inaccessible.

Cependant, les passionnés de la terraformation ne sont pas nécessairement dissuadés. Pour Chris McKay, astrobiologiste au NASA Ames Research Center en Californie, Etats-Unis, les résultats de MAVEN concernant les taux de perte atmosphérique sont en fait « un plus pour la terraformation » parce que « pratiquement tous les modèles climatiques suggèrent que Mars a dû avoir eu plusieurs barres de dioxyde de carbone au début de son histoire ».

Si c’est le cas, seule une fraction a été perdue dans l’espace, et le reste doit être quelque part.

McKay soutient également que les estimations de ce qui pourrait se cacher sous la surface ne sont que des suppositions.

Nous n’avons pas de bonnes données et nous devrons forer profondément pour les obtenir.

En 1991, McKay et ses collègues ont noté que la possibilité de terraformer Mars dépend à la fois de son approvisionnement initial en gaz essentiels et de la quantité de gaz qui a été perdue dans l’espace. « C’est toujours correct », dit-il.

En fait, dit-il, le vrai problème n’est peut-être pas l’existence de gaz qui réchauffent la planète, comme le dioxyde de carbone, mais l’azote, qui est un élément nutritif essentiel à la vie.

Il n’y a pas assez d’azote, alors toute la terraformation est interrompue jusqu’à un avenir lointain.

Mars abrite également un autre gaz à effet de serre potentiel sous forme d’eau, qui pourrait être enfermée sous sa surface en quantités importantes. De plus, parmi d’autres idées, la planète rouge pourrait être réchauffée directement avec de grands miroirs orbitaux qui focalisent la lumière du soleil sur sa surface, une idée proposée depuis longtemps dans la littérature scientifique et de science-fiction. Il y a aussi l’idée d’un bouclier magnétique géant pour (de nouveau) protéger Mars des vents solaires :

L’étude publiée dans Nature Astronomy : Inventory of CO2 available for terraforming Mars et présentée sur le site de l’université du Colorado à Boulder : Mars terraforming not possible using present-day technology.