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Trouver l’atmosphère de Mars – Comprendre les événements passés est la clé pour concrétiser la colonisation
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L’exploration spatiale représente une opportunité de plusieurs billions de dollars. Selon les estimations de McKinsey, l’économie spatiale mondiale atteindra 1,8 billion de dollars d’ici 2035 (en tenant compte de l’inflation), contre 630 milliards en 2023.
L’un des points forts qui incite les investisseurs à rejoindre le mouvement de l’exploration spatiale est la colonisation de Mars. L’augmentation des connaissances scientifiques et des données sur Mars et son comportement a conduit à davantage d’études axées sur la construction potentielle sur Mars. Mais avant d’approfondir les dernières recherches sur la compréhension de Mars, faisons un bref aperçu de la façon dont les missions vers Mars ont progressé au fil du temps.
Une brève histoire des missions importantes vers Mars
Il y a plus de cinq décennies, en 1965, le Mariner 4 de la NASA est arrivé sur Mars et a renvoyé 21 photos de la planète sur Terre. Six ans plus tard, en 1971, le atterrisseur Mars 3 de l’URSS a réalisé un atterrissage en douceur sur Mars. La même année, le Mariner 9 de la NASA a découvert des volcans et le Valles Marineris, et tout en capturant des milliers de photos, il les a finalement renvoyées depuis l’orbite de Mars.
Source: NASA
En 1976, Viking 1 et Viking 2 sont arrivés sur Mars et ont déposé leurs atterrisseurs à la surface. Bien que chaque engin spatial ait pu renvoyer en toute sécurité des années de données, ils n’ont pas pu prouver l’existence de micro-organismes sur Mars.
Après 1976, il a fallu plus de deux décennies pour réaliser une percée significative dans les missions vers Mars. C’est en 1997 que l’atterrisseur Pathfinder de la NASA et le rover Sojourner sont arrivés à la surface de Mars.
Source: Research Gate
En 2001, l’Odyssey de Mars de la NASA a commencé. Jusqu’à présent, il s’agit de l’une des initiatives les plus importantes axées sur Mars, avec plus de deux décennies de transmission de données de la planète rouge vers la Terre.
Les voyages vers Mars ne se sont pas limités aux efforts des États‑Unis. De nombreux autres pays ont rejoint la course au cours des années suivantes. Par exemple, en 2014, la mission Orbiter de l’Inde est arrivée sur Mars. En 2021, la première mission interplanétaire des Émirats arabes unis, l’orbiteur Hope, est arrivée sur Mars. En 2021, la mission Tianwen‑1 de la Chine est entrée en orbite. Trois mois plus tard, la Chine a réussi le déploiement de l’atterrisseur et du rover.
Aujourd’hui, de nombreux pays et entreprises sont fortement engagés dans leurs missions respectives pour mieux connaître Mars. Des organisations de recherche réputées font également de leur mieux. L’une d’elles est la mission entreprise par le MIT, dont la dernière étude montre que l’atmosphère manquante de Mars n’est peut-être pas « manquante ». Elle pourrait se cacher à la vue de tous.
Le mystère de l’« atmosphère manquante » de Mars
Pour parler en termes strictement scientifiques, l’étude, publiée par Joshua Murray et Oliver Jagoutz, a quantifié les effets de l’altération ultramafique sur le cycle du carbone de la Mars primitive.
Ils ont calculé la capacité des argiles de l’époque Noachienne à stocker du carbone organique. Leurs calculs, dont la partie numérique sera présentée plus tard, pourraient aider à estimer le volume du réservoir qui serait utilisé comme source d’énergie pour des missions à long terme. Les résultats de l’étude ont également illustré le contrôle des réactions eau-roche sur l’évolution atmosphérique des planètes.
Bien que tout cela puisse sembler trop scientifique pour le grand public, ce que les scientifiques ont proposé dans leur étude était que la majeure partie de l’atmosphère manquante de Mars pourrait être enfermée dans la croûte couverte d’argile de la planète. En développant davantage l’origine du phénomène, les scientifiques ont souligné la possibilité que l’eau, alors encore présente sur la planète, s’infiltre à travers certains types de roches et déclenche une chaîne lente de réactions qui extraient progressivement le dioxyde de carbone de l’atmosphère et le convertissent en méthane.
Le méthane était la forme de carbone qui pouvait rester stockée pendant des éons à la surface argileuse de la planète. Le résultat le plus utile de cette recherche pour la communauté scientifique intéressée par Mars était la possibilité de récupérer ce carbone martien séquestré et de le convertir en propergol pour alimenter les futures missions entre Mars et la Terre.
Selon l’auteur de l’étude, Oliver Jagoutz, professeur de géologie au Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et planétaires (EAPS) du MIT:
“Ce méthane pourrait encore être présent et peut-être même utilisé comme source d’énergie sur Mars à l’avenir.”
L’importance de connaître l’histoire de la planète
Bien que la recherche et ses découvertes offrent un grand potentiel pour notre avenir, la percée n’aurait pas pu être réalisée par les scientifiques s’ils n’avaient pas étudié l’histoire et la composition de la planète.
Les efforts pour découvrir cette histoire ont conduit à plusieurs insights cruciaux. Par exemple, certaines mesures à distance de la surface de Mars ont suggéré qu’au moins une partie de la croûte de la planète contenait des roches ignées ultramafiques. Le processus de formation de ces roches était similaire à celui qui a conduit à la production de smectites sur Terre.
La smectite — un type de minéral argileux de surface — est connue pour être un piège très efficace pour le carbone. Un seul grain de smectite possède une multitude de replis où le carbone peut rester intact pendant des milliards d’années.
Les effets de l’altération ultramafique sur Mars étaient similaires. Les argiles de l’époque Noachienne formées à cause de cette altération pouvaient stocker du carbone organique. Jusqu’à 1,7 bar de CO₂ pourrait plausiblement être absorbé sur les surfaces argileuses. En couplant la méthanogenèse abiotiques avec les meilleures estimations de l’historique δ13C de Mars, les scientifiques ont prédit un réservoir de 0,6 à 1,3 bar d’équivalent CO₂.
Les scientifiques ont approfondi ce phénomène des roches ultramafiques. Ils ont exploré la possibilité que l’eau réagisse avec les roches ultramafiques profondes de Mars d’une manière qui produirait les argiles qui recouvrent aujourd’hui la surface. Leur recherche les a amenés à croire que la roche était riche en minéral olivine.
Ils ont ensuite examiné les perspectives et le potentiel de ces roches riches en olivine pour stocker du carbone, ce qui les a conduits à affirmer la possibilité que l’olivine réagisse avec l’eau s’infiltrant à travers la croûte. L’olivine — étant un minéral riche en fer réduit — aurait pu se lier à l’oxygène présent dans l’eau, libérant ainsi de l’hydrogène et formant le fer oxydé rouge, qui donne à la planète sa couleur.
Enfin, l’hydrogène libre de l’eau se serait combiné avec le dioxyde de carbone dans l’eau pour former du méthane.
Le travail, partiellement soutenu par la National Science Foundation, pourrait changer la donne puisque les scientifiques impliqués ont formulé plusieurs affirmations significatives.
“À ce stade de l’histoire de Mars, nous pensons que le CO₂ est partout, dans chaque recoin, et que l’eau qui percole à travers les roches est également riche en CO₂.”
– Joshua Murray
En développant l’importance de la recherche, Bruce Jakosky, professeur émérite de géologie à l’Université du Colorado et investigateur principal de la mission Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN), qui orbite et étudie l’atmosphère supérieure de Mars depuis 2014, a déclaré :
“Murray et Jagoutz examinent l’interaction chimique des roches avec l’atmosphère comme moyen d’éliminer le CO₂. Au maximum de nos estimations de l’ampleur de l’altération, cela pourrait constituer un processus majeur d’élimination du CO₂ de l’atmosphère primitive de Mars.”
En résumé, la recherche a excavé l’histoire de la planète rouge pour comprendre où le CO₂ est allé d’une atmosphère ancienne et plus épaisse. La question est indéniablement fondamentale pour comprendre l’atmosphère de Mars, son climat et l’habitabilité des microbes.
En dehors des institutions de recherche, il existe des entreprises intéressées par l’exploration de Mars. L’une d’elles est SpaceX (SPCX ).
#1. SpaceX
https://www.spacex.com/
Mission Mars de SpaceX travaille avec la vision de préparer la voie pour rendre l’humanité multi-planétaire. Elon Musk, le fondateur bien connu de SpaceX, figure mondialement discutée dans le domaine de l’exploration spatiale et au-delà, est immensément ambitieux avec la mission Mars de son entreprise.
“Vous voulez vous réveiller le matin et penser que l’avenir sera génial – et c’est cela, être une civilisation spatiale. Il s’agit de croire en l’avenir et de penser que le futur sera meilleur que le passé. Et je ne peux pas imaginer quelque chose de plus excitant que d’aller là-bas et d’être parmi les étoiles.”
– Musk, en exposant sa vision
Solution Mars de SpaceX : Starship
Starship est le vaisseau spatial de SpaceX et Super Heavy fusée combinés. Le combo constitue un système de transport entièrement réutilisable conçu pour transporter à la fois équipage et cargaison en orbite terrestre, vers la Lune, Mars et au-delà. Il a acquis la réputation d’être le lanceur le plus puissant jamais développé, capable de transporter jusqu’à 150 tonnes métriques entièrement réutilisables et 250 tonnes métriques en version expendable.
Les responsables de SpaceX affirment qu’il faut six mois pour atteindre Mars et que le vaisseau entrera dans l’atmosphère martienne à 7,5 kilomètres par seconde. Il décélérera aérodynamiquement. Il est capable de se ravitailler en orbite, ce qui lui permet de transporter jusqu’à 100 tonnes vers Mars.
Grâce à sa grande capacité de réutilisation, le vaisseau-tanker a le potentiel de réduire le coût de la mission, le coût principal étant simplement celui de l’oxygène et du méthane, une dépense à faible coût dans l’ensemble.
La raison pour laquelle SpaceX s’intéresse à Mars est multidimensionnelle. L’entreprise considère Mars comme l’un des voisins habitables les plus proches de la Terre avec un bon ensoleillement. Bien qu’elle reconnaisse la froideur de la planète, elle est confiante de pouvoir la réchauffer.
Cependant, selon les propres déclarations de Musk, la mission vers Mars reste une affaire coûteuse. D’après son propre post X du début de ce mois :
“Cela coûte actuellement environ un milliard de dollars par tonne de charge utile utile à la surface de Mars. Il faut améliorer cela à 100 000 $ / tonne pour construire une ville autosuffisante là-bas, donc la technologie doit être 10 000 fois meilleure. Extrêmement difficile, mais pas impossible.”
SpaceX collabore avec la NASA. Le 26 sept. 2024, la NASA a invité le public à participer en tant qu’invités virtuels au lancement de la mission SpaceX Crew‑9, avec l’astronaute de la NASA Nick Hague, commandant, et le cosmonaute de Roscosmos Aleksandr Gorbunov, spécialiste de mission, qui devaient embarquer à bord d’un vaisseau Dragon de SpaceX, décollant au plus tôt à 13 h 17 EDT le samedi 28 sept., depuis le Complexe de lancement spatial‑40 du Cape Canaveral Space Force Station en Floride.
SpaceX est perçue comme l’une des entreprises privées les plus cruciales et secrètes, qui est passée d’un revenu non rentable de 2 milliards de dollars à, selon les rapports, 9 milliards de dollars pour 2023 avec une projection de 15 milliards de dollars en 2024 et 3 milliards de dollars de bénéfices.
#2. Blue Origin
https://techcrunch.com/2024/04/11/internal-pre-starlink-spacex-financials-show-big-spending-on-moonshot-bets/
Une autre entreprise qui opère sur le même marché que SpaceX est Jeff Bezos’s Blue Origin. Elle travaille avec la mission de « construire une route vers l’espace afin que nos enfants puissent construire le futur ».
Fondée avec la vision de permettre à des millions de personnes de vivre et travailler dans l’espace pour le bénéfice de la Terre, Blue Origin envisage un avenir où l’humanité pourra exploiter les ressources illimitées de l’espace et relocaliser les industries nuisibles au-delà de notre planète afin de préserver la Terre.
L’entreprise a découpé sa vision en composantes de mission réalisables, incluant l’augmentation de l’accès à l’espace grâce à des fusées réutilisables, Elle veut développer les véhicules spatiaux du futur qui seront uniquement des lanceurs réutilisables et des systèmes spatiaux sûrs, à faible coût, et répondre aux besoins de tous les clients civils, commerciaux et de défense.
L’entreprise teste en vol son fusée New Shepard et ses systèmes de sécurité redondants depuis 2012. Elle a réalisé 22 missions consécutives réussies jusqu’à présent, dont trois tests d’évacuation réussis. L’entreprise estime que la réutilisabilité opérationnelle est la seule façon de réduire le coût d’accès à l’espace, et ses deux solutions — New Shepard et New Glenn — ont été conçues dès le départ pour être réutilisables.
Il convient de mentionner que le Programme des services de lancement (LSP) de la NASA a attribué à New Glenn le contrat Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (ESCAPADE), dans le cadre du programme Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx) de la NASA, une mission à deux engins pour étudier la magnétosphère de Mars.
Selon les derniers rapports disponibles, Blue Origin a levé $596.4M sur 8 tours jusqu’à présent, le dernier tour étant une subvention — VII de $34.7M le 25 juil. 2023.
Réflexions finales
Il ne fait aucun doute que les dirigeants d’entreprise les plus visionnaires du monde explorent Mars. En même temps, les meilleures institutions de recherche et agences spatiales de nombreux pays y participent également. L’objectif est d’établir une voie sûre et rentable vers Mars.
Cependant, chacun des acteurs est bien conscient que le succès dépend d’une compréhension efficace des événements passés qui se sont produits sur la planète. Selon l’admission officielle de la NASA, l’agence, au fil des ans, « s’est engagée dans un effort systématique pour déterminer l’histoire ancienne de Mars et comment elle peut nous aider à comprendre la formation et l’évolution des mondes habitables, y compris la Terre ».
Cependant, de tels efforts nécessiteraient davantage de ressources, tant financières qu’intellectuelles. Par exemple, le programme Sample Return lancé par la NASA, qui cherche des conceptions innovantes pour ramener des échantillons précieux de Mars sur Terre, sera l’une des missions les plus complexes jamais entreprises par la NASA. Il dispose d’un budget de 11 milliards de dollars.
Selon le directeur de la NASA, Bill Nelson:
“Atterrir en toute sécurité et collecter les échantillons, lancer une fusée avec les échantillons d’une autre planète – ce qui n’a jamais été fait auparavant – et transporter en toute sécurité les échantillons sur plus de 33 millions de miles jusqu’à la Terre n’est pas une petite tâche. Nous devons sortir des sentiers battus pour trouver une voie à la fois abordable et permettant de rapatrier les échantillons dans un délai raisonnable.”
Avec toutes ces missions gigantesques en cours, il faut également se rappeler que l’allocation de fonds pour des programmes spatiaux tentatifs pourrait également entraîner une pénurie de ressources dans les efforts visant à rendre notre planète Terre durable. Un équilibre doit être trouvé où les missions spatiales apporteraient des bénéfices à la Terre et à ses habitants, à la civilisation humaine, au règne animal et à la nature abondante dans laquelle nous vivons.
