Terraformation

La terraformation est la transformation de l'environnement naturel d'une planète, d'une lune ou d'un autre corps, afin de le rendre habitable par l'Homme. 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'ingéniérie 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 notre: Mars. D'autres concernent Vénus, Europe (satellite de Jupiter) et Titan (satellite de Saturne), mais les conditions semblent beaucoup plus difficiles à modifier.

Dans la suite, on présente le cheminement du concept, des auteurs de science-fiction aux scientifiques, le cas de Mars et on évoque certaines limitations concernant la théorie de la terraformation.

De la fiction à la science
Mars
1. Etat des lieux
2. Le CO₂
3. La température et l'effet de serre
4. L'eau
5. L'ecopoiesis et l'oxygène
Les limitations

1. De la fiction à la science

Le concept de la terraformation est apparu pour la première fois dans le roman de science-fiction Last and first men (1930) par Olaf Stapledon, mais c'est en 1942 que le mot (terraforming en anglais) est inventé par Jack Williamson. Les ouvrages de cette époque souffrent malheureusement du manque de connaissances rassemblées sur les planètes et la référence aujourd'hui est peut-être la trilogie de Kim Stanley Robinson Mars la rouge, Mars la verte, Mars la bleue (1993-1996).
Autres que les romanciers, la terraformation a progressivement intéressé les scientifiques, 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 de l'oxygène par photosynthèse et du carbone minéral en se décomposant. La baisse du taux en CO₂ entrainait 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 n'est pas atteint.
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.

2. Mars

Les images évoquées par Mars sont celles d'une planète rouge, sèche, rocailleuse...sans vie. Cependant, on y distinguent parfois des vallées d'apparence érodée et les recherches in situ semblent indiquer la présence d'anciens fleuves. 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.

1. Etat 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 (régolite) martien est composé de nombreux oxydes (SiO₂ à 45% et Fe₂O₃ à 15% environ). Cependant le climat actuel est loin d'être clément, la température moyenne avoisine les -60°C et la pression atmosphérique est 160 fois inférieure à celle qu'on trouve sur Terre.

2. Le CO₂

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 utra-violets, 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 (régolite, calotte, atmosphère), mais une quantité suffisante pour hausser la pression jusqu'à 300 ou 600 mbars doit être présente.

3. La température et l'effet de serre

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 initier le 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 200000 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 conséquente et la température s'élèverait. En ce qui concerne le régolite, 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 faudra trouver un autre moyen.

Pour faire fondre la calotte, on peut aussi tenter de réduire son coéfficient 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 régolite 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.

4. 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, 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.

5. L'ecopoiesis 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 s'appelle l'ecopoiesis. 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, mnimum 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.

3. Les limitations

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, actuellement, aucune agence spatiale n'a l'ambition de financer un voyage habité vers Mars et des contraintes physiologiques s'y opposent si la durée du voyage n'est pas réduite.

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 au lieu de lui laisser une chance de s'étendre. Dans le même ordre d'idées, certains considèrent que l'état actuel de la planète décrit son histoire et que le modifier entraînera la perte de nombreuses informations.

La gravité sur Mars est faible et a même été insuffisante pour retenir son atmosphère. Ainsi si on la redensifie, rien n'assure le fait qu'elle ne s'effrite pas à nouveau.

Un autre inconvénient contraire à l'établissement de l'Homme sur Mars est l'absence de champ magnétique et l'impossibilité apparente d'en rétablir un. Sur Terre, la magnétosphère est engendrée par l'activité du coeur de la planète et empèche les particules énergétiques léthales du vent solaire de frapper sa surface.

Etant 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 à celle présentée ici. Les connaissances en climatologie sont bien incomplètes et rien ne permet encore d'écarter des phénomènes imprévisibles actuellement.

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 question importante subsiste quant à l'utilité d'une telle entreprise. Sauver l'humanité d'un cataclysme sur Terre, solution au problème de surpopulation, soif de connaissances... Espérons que les générations futures retiendront les bonnes raisons.

Wikipedia anglais:
http://www.wikipedia.org/wiki/Terraforming

Liens externes:
Français:
http://www.nirgal.net/terraformation.html

Anglais:
http://www.users.globalnet.co.uk/~mfogg/zubrin.htm
http://www.howstuffworks.com/terraforming.htm