Des revêtements d’aérogel pour terraformer localement Mars

Posté le 30 juillet 2019
par Sophie Hoguin dans Innovations sectorielles

Dans une étude publiée dans Nature Astronomy, des chercheurs proposent de rendre possible la vie photosynthétique sur Mars de manière locale en recouvrant le sol d’une couche d’aérogel de silice.

La terraformation de Mars reste toujours un sujet de réflexion active. Jusqu’ici, les idées pour y parvenir impliquent de modifier massivement et durablement l’environnement martien, et notamment son atmosphère, pour rendre la planète habitable par des hommes. Le principe étant, à chaque fois, de recréer une atmosphère proche de celle de la Terre afin d’augmenter la température moyenne et d’assurer une protection contre les rayonnements (notamment ultraviolets). Des projets faramineux, longs et dont la faisabilité avec les technologies actuelles n’est pas démontrée. Cette fois, l’idée serait de limiter les transformations à des zones étendues mais limitées. Comment ?

En recouvrant le sol d’une couche de 2-3 cm d’un aérogel de silice pour créer un effet de serre à l’état solide (solid state greenhouse effect), proposent des chercheurs d’Harvard, du JPL en Californie et de l’université d’Édimbourg. Installé sur des zones riches en glaces martiennes, cela devrait rendre la zone propice à la vie photosynthétique prédisent-ils.

Des aérogels pour réchauffer Mars

Les aérogels sont des matériaux, semblables à des gels, où le composant liquide est remplacé par un gaz. Cela donne des solides à très faible densité constituant de bons isolants thermiques. Dans leur article, les chercheurs s’appuient sur les caractéristiques déjà connues des aérogels de silice : ils transmettent suffisamment de lumière visible pour la photosynthèse, ils bloquent les rayons ultraviolets dangereux et ils augmentent les températures situées en dessous sans besoin de source de chaleur interne. Grâce à leur très faible conductivité thermique (~0.02 W m−1 K−1 à une pression de 1 bar ou 0.01 W m−1 K−1 à la pression atmosphérique martienne), les aérogels de silice sont déjà utilisés sur Terre pour le chauffage passif de certains bâtiments et ont aussi été utilisés pour aider les rovers martiens Spirit et Opportunity à se protéger de l’extrême froid des nuits martiennes. Cette utilisation s’appuie sur l’effet de serre à l’état solide qu’ils engendrent. Ce phénomène est similaire à l’effet de serre qui se produit entre les gaz et la surface de notre planète mais il s’opère cette fois entre différentes couches de solides.

Des simulations et des tests en laboratoire

Les simulations et les tests effectués en laboratoire suggèrent que 2 à 3 centimètres d’épaisseur d’aérogel répandu sur le sol peuvent suffire à augmenter la température du sol de 50°C et ce sur plusieurs mètres de profondeur. Ce qui permettrait de faire fondre la glace de surface ou de subsurface et de la garder fondue pendant plusieurs années. Bien sûr, pour permettre ensuite à des plantes de se développer, il faut encore considérer d’autres paramètres : la pression atmosphérique, les phénomènes de dépôts de poussières, la disponibilité des nutriments, la salinité des sols (si trop élevée, facilite l’élévation des températures, mais restreint la vie aux plantes halophiles). En outre, si la teneur en CO2 de l’atmosphère martienne est favorable aux plantes, la pression atmosphérique est trop faible et les couches d’aérogel vont localement augmenter la pression ce qui risque d’entraîner une fuite de vapeur d’eau verticalement ou latéralement. L’aérogel devra donc être adapté structurellement pour empêcher ce phénomène. Les chercheurs proposent d’intercaler l’aérogel avec de fines couches d’un matériau solide transparent ou de le renforcer avec un polymère organique. En ce qui concerne les nutriments, les relevés des rovers martiens et les observations laissent supposer que leur disponibilité ne devrait pas poser de problèmes majeurs. Considérant tous ces paramètres, les auteurs de ces travaux estiment qu’il existe de nombreuses régions locales propices à la vie avec ce système dans la bande de latitudes 45°S – 45°N. Une simulation sur le site de Deuteronilus Mensae montre qu’au bout de quelques années de présence de l’aérogel, l’eau liquide pourrait perdurer tout le long de l’année martienne. Ce qui permettrait d’installer une vie photosynthétique sur Mars avec une intervention ultérieure minimale.

Encore des travaux à faire

Cependant, même si cette solution est pour le moment la plus rapide, la moins coûteuse et la plus facile à mettre en œuvre pour permettre l’installation d’une forme vie terrestre autonome sur Mars, il reste encore de nombreux obstacles à passer.

Tout d’abord, la fabrication des aérogels de silice qui est encore difficile et les conditions de transports ou d’installation sur Mars ne sont pas précisés. Les chercheurs indiquent qu’il faudrait donc étudier comment adapter la fabrication de ces aérogels aux conditions martiennes et chercher s’il serait possible de les faire fabriquer par des organismes vivants comme des éponges hexactinellides ou un phytoplancton de diatomées. Ensuite bien sûr, se posent les questions d’ordres éthiques : y a t-il eu ou y a t-il encore des formes de vie sur Mars ? Si oui, l’installation d’organismes terrestres remet-elle en cause leur étude ou leur existence ? Quelles sont les risques/bénéfices d’une telle installation ? Etc.

Dans tous les cas, le phénomène d’effet de serre à l’état solide est un concept intéressant qui peut déjà trouver des applications sur Terre dans des environnements hostiles comme l’Antarctique ou certains déserts (Atacama au Chili par exemple). Ce qui permettrait aussi de faire des essais grandeur nature sur l’épandage, le maintien et le fonctionnement de ces aérogels à plus grande échelle qu’en laboratoire.

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