Terraformation de Mars

Une vision d'artiste de Mars terraformé centré sur Valles Marineris. Tharsis est visible sur le côté gauche.

Le principal moyen de reconstituer l'atmosphère martienne est l'importation d'eau, qui peut provenir de la glace d'astéroïdes ou de la glace des lunes joviennes ou de Saturne. L'ajout d'eau et de chaleur à l'environnement martien permettrait de rendre ce monde sec et froid propice à la vie.

L'apport d'hydrogène pourrait aussi favoriser les modifications atmosphériques et hydrosphériques. Suivant la proportion de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, l'importation et la réaction de l'hydrogène produirait de la chaleur, de l'eau et du graphite via la réaction de Bosch. De même, l'hydrogène réagissant avec le dioxyde de carbone, via la réaction de Sabatier ajouterait du méthane et de l'eau. Un autre moyen serait d'importer du méthane ou d'autres hydrocarbures, qui sont communs dans l'atmosphère de Titan. Le méthane pourrait être diffusé dans l'atmosphère martienne où il établirait l'effet de serre.

Le méthane (ou les autres hydrocarbures) aiderait à augmenter significativement la pression atmosphérique martienne. De même ces gaz pourraient être utilisés pour produire, lors d'une étape ultérieure de la terraformation de Mars, de l'eau et du CO₂ par la réaction :

Cette réaction pourrait être enclenchée par la chaleur ou par les radiations UV sur Mars.

Avec le réchauffement de la planète, le CO₂ des pôles se sublimerait dans l'atmosphère et contribuerait à la chauffer. Les forts courants atmosphériques générés par le déplacement des gaz créeraient de grandes tempêtes de poussière, qui contribueraient à réchauffer directement la planète (par l'absorption des radiations solaires). La température de Mars pourrait alors être suffisamment élevée pour que le CO₂ ne se solidifie pas aux pôles, mais l'eau liquide ne serait pas encore présente à cause d'une pression trop faible.

Après la fin des forts tourbillons de poussière, la planète, plus chaude, pourrait probablement être habitable pour quelques formes de vie terrestre. Certaines formes d'algues et de bactéries qui sont capables de vivre en Antarctique seraient les principales candidates. En remplissant quelques fusées de spores d'algues et en les faisant s'écraser aux pôles (où il y aurait encore de la glace d'eau), ils pourraient non seulement grandir mais aussi se multiplier dans un environnement sans compétition, à haute radiation et à fort niveau de CO₂.

On pourrait imaginer développer des cyanobactéries qui historiquement sur terre ont contribué à la formation d'oxygène au détriment du CO₂[7].

Si les algues se propagent d'elles-mêmes sur la planète, cela aura pour effet de réduire l'albédo de celle-ci. En absorbant plus de lumière, le sol réchaufferait d'autant plus l'atmosphère. De plus, les algues relâcheraient peu à peu de l'oxygène dans l'atmosphère, bien que cela ne soit pas encore suffisant pour permettre aux humains de respirer. Si l'atmosphère devient plus dense, alors la pression s'élèvera à une valeur proche de celle de la Terre. Au début, et jusqu'à ce qu'il y ait suffisamment d'oxygène dans l'atmosphère, les humains n'auront besoin que d'un masque à oxygène. La réduction des métaux dans le sol pourrait aussi permettre de produire les matériaux nécessaires et de l'oxygène. De même, l'importation de plantes (ainsi qu'une vie microbienne inhérente aux sols fertiles) pourrait permettre aux humains de répandre la vie végétale sur Mars, ce qui accroitrait l'apport en oxygène sur Mars.

Une autre méthode pour densifier l'atmosphère serait d'utiliser de l'ammoniac. Comme il est possible que la nature en ait stocké en grandes quantités sous forme gelée sur des astéroïdes du système solaire extérieur, il serait possible de les envoyer (par exemple en utilisant des bombes nucléaires) s'écraser sur Mars. Puisque l'ammoniac (NH₃) contient 85 % d'azote et se décompose facilement, cela permettrait d'étoffer l'atmosphère à l'aide d'un gaz inerte, le même qui dilue l'atmosphère terrestre.

Olympus Mons et sa région s'il y avait des océans sur Mars jusqu'au niveau 0 de référence.

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.

Ces méthodes distinctes peuvent aussi être combinées en vue d'améliorer les résultats.

La première solution est d'utiliser des miroirs géants de 100 km de rayon et de 200 000 t en orbite. Ces miroirs réfléchiraient la lumière du soleil vers le pôle sud afin d'augmenter l'insolation de la planète[8]. Ceci ferait fondre la calotte glaciaire et libèrerait le dioxyde de carbone qu'elle contient. La construction de tels miroirs n'est pas évidente mais le projet russe Znamia de 1993 a montré un type de technologie utilisable même s'il ne s'agissait que de « petits » miroirs de vingt-cinq mètres de diamètre.

Réduire le coefficient d'albédo de la surface lui permettrait de mieux conserver la chaleur reçue[9].

Puisqu'une stabilité climatique sur le long terme est nécessaire pour permettre l'établissement de population humaine, l'utilisation de gaz à effet de serre puissants est nécessaire, dont les halocarbones comme les chlorofluorocarbones (CFC) et les perfluorocarbones (ou PFC). Ces gaz sont les candidats les plus sérieux pour une insertion artificielle dans l'atmosphère martienne à cause de leurs effets. Cela peut évidemment être fait à relativement bon marché en envoyant des fusées contenant des CFC pour qu'elles s'écrasent sur Mars[5]. Quand une fusée s'écraserait, son contenu s'échapperait dans l'atmosphère. L'envoi régulier de « roquettes de CFC » devrait être assuré pendant un peu plus d'une décennie afin que les changements planétaires se fassent.

Miner des minéraux contenant du fluor est une source possible de CFC et PFC. Ils sont supposés y être au moins aussi communs que sur Terre. Ceci permettrait de produire sur place des composants nécessaires à l'effet de serre (CF₃SCF₃, CF₃OCF₂OCF₃, CF₃SCF₂SCF₃, CF₃OCF₂NFCF₃) pour atteindre puis maintenir une température « confortable »[10].

Selon l'astrophysicien Louis d’Hendecourt, la gravité martienne, très inférieure à celle de la Terre, rend cette planète définitivement incapable de retenir une atmosphère, réduisant ainsi à néant toutes les espérances de terraformation atmosphérique[11].

Certains spécialistes considèrent que Mars n'est pas propice aux formes de vie à cause du haut niveau de radiation solaire. Privée de magnétosphère, l'atmosphère martienne se serait peu à peu amoindrie sous l'effet du Soleil ; le vent solaire conférant de l'énergie aux particules des couches supérieures de l'atmosphère leur permettant d'atteindre la vitesse de libération et de quitter Mars, ce qui explique la finesse de l'atmosphère martienne. Cet effet a été observé par les sondes en orbite autour de Mars. Une autre théorie considère que le vent solaire arrache à la planète des particules qui se retrouvent piégées dans des bulles de champ magnétique appelées plasmoïdes[12].

Cependant, le cas de Vénus montre que l'absence de magnétosphère n'empêche pas la présence d'une atmosphère épaisse (bien que sèche). Une atmosphère épaisse fournit aussi une certaine protection contre les radiations solaires à la surface, comme cela se passe aux pôles terrestres avec les aurores. En ce sens l'absence de magnétosphère pourrait ne pas disqualifier complètement l'habitabilité d'une Mars terraformée. Dans le passé, la Terre a connu des périodes où la magnétosphère changeait de direction ou parfois s'effondrait[13].

La Terre recèle beaucoup d'eau car son ionosphère est étanchée par un champ magnétique. Les ions hydrogène présents dans l'ionosphère se déplacent rapidement du fait de leur faible masse mais ils ne peuvent pas s'échapper dans l'espace car leur trajectoire est modifiée par le champ magnétique. Vénus a une atmosphère dense mais seulement des traces de vapeur d'eau (20 ppm) car elle n'a pas de champ magnétique. L'atmosphère martienne perd aussi de l'eau dans l'espace.

La couche d'ozone terrestre apporte une protection supplémentaire. La lumière ultraviolette est bloquée avant qu'elle ne puisse dissocier l'eau en dihydrogène et dioxygène. En effet, puisque peu de vapeur d'eau s'élève au-dessus de la troposphère et que la couche d'ozone se trouve dans la stratosphère, peu d'eau est dissociée en dihydrogène et dioxygène.

• Colonisation de Mars
• Terraformation de Vénus
• Total Recall, un film de science-fiction américain (1990).
• La Trilogie de Mars, une trilogie de romans de science-fiction de Kim Stanley Robinson.
• Terraformation dans la fiction

• (fr) Terraformer Mars
• (en) « NASA - Aerospace Scholars: Terraforming Mars » (version du 15 septembre 2007 sur Internet Archive)
• (en) Interview de Arthur C. Clarke sur la terraformation
• (en) Terraformers Society of Canada
• (en) Research Paper: Technological Requirements for Terraforming Mars