1. MORINCamille CHEVALLIERDana NGUYENJulie Premire S 4 Lyce Camille ClaudelTPE Thme Avances Scientifiques & Ralisations Techniques 2010 - 2011

2. Serait-il possible de rendre Mars habitable ? MARS 3. I/Pourquoi et en quoi Mars n'est-elle pas habitable ? 1) Caractristiques de Mars 2) Comparaison avec la Terre II/Procd pour rendre Mars habitable ? 1) Rchauffer et crer une atmosphre 2) Terraformation complte 3) Para-Terraformation ? SOMMAIRE 4. INTRODUCTION Mars, 4me plante du systme solaire, de diamtre 6779 km, est dite tellurique, c'est dire de structure interne compose de 3 enveloppes concentriques (noyau, manteau et crote), de surface solide constitue principalement de roches et de mtal. Surnomme la plante rouge, elle est ne il y a 4,5 milliards d'annes. Cerne de ses 2 petites lunes : Phobos et Dimos, sa masse est de 6,24.10 23kg. 5. I/ Pourquoi et en quoi Mars n'est pas habitable ?

1)Caractristiques de Mars

Le volcanisme est apparu sur Mars il y a4 milliards d'annes.

• D'aprs les chercheurs de l'ESA des ruptions par -coups ont eu lieu il y a 3,5milliards d'annes, puis 1,5 milliards, 400, 200 et enfin 100 millions d'annes.

6. Pendant les grands panchements de lave, lachaleur a pu provoquer d'importants coulements d'eau provenant du sous-sol .

7.

• Les volcans sont concentrs dans 2 rgions :

Le dme de Tharsis ( l'Ouest) Elysium Planitia ( l'Est) 8.

De nos jours, sur Mars, il existe des couches de

glace d'eau solide dans le sous-sol et dans les calottes polaires, mais elle ne peut plus se

prsenter sous forme liquide suite la pression atmosphrique trop faible. Et pourtant, autrefois la Terre et Mars taient similaires.

• En 2005, la sonde Mars Express a dcouvert un lac de glace d'eau au centre d'un cratre prs du ple Nord. Et rcemment, la sondePhnixa dcel des traces d'eau liquide trs prs de la surface de Mars (environ 5 cm).

9. Lac de glace d'eauau centre d'un cratre prs du ple Nord de Mars. Vue arienne d'une calotte polaires de Mars o l'on distingue clairement les couches de glace d'eau solide prsentes. 10.

L'atmosphre de Mars est tnue et irrespirable :

11. - 95,3% de gaz carboniques 12. - 0,13% d'oxygne 13. - 2,7% d'azote 14. - 0,28% de gaz inertes et d'ozone 15. Avec une pression de surface de 6 85 hPa, l'atmosphre est rarfie et pollue de gaz carboniques.

De plus, le sol martien est vulnrable face aux

rayons X du Soleil et les rayons cosmiques car la couche d'ozone est inexistante.

16. 2)Comparaison avec la Terre La Terre est une plante vivante sous diffrentes sortes : humaines, animales, vgtales...Pour permettre cette vie, certaines caractristiques sont indispensables et heureusement pour nous, nous retrouvons une grande partie de ces caractristiques sur Mars, mais en quantits trs insuffisantes. 17. L'eau :

L'un des facteurs les plus importants, l'eau est indispensable la vie sous toutes ses formes, mais principalement liquide. Sur Mars, on ne trouve de l'eau utilisable que sous forme solide. Il faudrait donc faire fondre cette glace pour donner un espoir la prsence de vie sur Mars.

18.

L'atmosphre : Les gaz composants l'atmosphre sont dterminant : tout tre vivant besoin d'une certaine quantit d'Oxygne primordiale et d'autres gaz importants comme l'Ozone protgent la Terre des rayons UV et X, mortels pour toute vie prsente.On retrouve ces gaz sur Mars, mais en quantits minimes (ex : 0.13 % d'Oxygne pour 20.9 % sur Terre) et on en trouve d'autres nocifs (comme le CO 2 ) en trop grande quantit, l'atmosphre de Mars est pollue de gaz carboniques. Tant que l'on a pas augment les quantits d'O 2et d'Ozone jusqu' un seuil primordial et diminu celles des gaz dangereux et nocifs, la vie sera impossible sur Mars.

19.

La pression : La Terre a une pression moyenne de 1000 hPa, ce qui permet la matire de rester stable, ainsi, l'eau peut rester sous forme liquide sans se transformer en gaz immdiatement . Sur Mars, la pression est seulement de 6 hPa ce qui empche la vie et ne permet pas l'eau liquide d'exister, il est donc indispensable d'augmenter cette pression pour permettre la vie sur cette plante.

20.

La temprature : La temprature ambiante est aussi un point important puisque la vie n'est possible qu'avec certaines conditions thermiques aussi bien pour la vie en elle mme que pour garder d'autres conditions indispensable comme l'eau liquide. Sur Mars, le temprature ne dpasse pas la barre des 0C et peut descendre jusqu' -120 C ce qui ne permet pas un organisme de survivre ni la glace contenue dans les calottes martiennes de fondre. Il est donc ncessaire d'augmenter la temprature de Mars pour pouvoir y vivre.

21. II/ Procd pour rendre Mars habitable Il existe un procd qui pourrait rendre Mars habitable : le terraforming ou terraformation. C'est un processus qui vise modifier les proprits (chimiques, climatiques, atmosphriques) d'une plante dans le but de permettre la survie et le maintien d'une vie de type terrestre. 22. 1)Rchauffer et crer une atmosphre a)Rapprocher Mars du Soleil. Pour rendre Mars vivable il faudrait dplacer son orbite afin de rchauffer la plante en la rapprochant du Soleil et ainsi augmenter l'paisseur del'atmosphre grceau choc d'un norme astrode. On pourraitgalement changerson inclinaison pour contribuer la fonte des calottes polaires.

• Or, la raction pourrait ne pas s'arrter l'quilibre recherch, c'est--dire, si Mars se rapproche trop du Soleil.

23. b)Bombarder Mars avec des mtorites Il serait possible de dvier des mtorites contenant de la glace et de l'ammoniaque, en esprant enrichir Mars en eau et en gaz effet de serre. McKay et Zubrin,plantologues, proposent d'utiliser des fuses moteur thermonuclaires. Les astrodes tlguids seraient propulss (pendant 10 ans) avant de heurter la surface de Mars. Ce qui lvera la temprature de 3C par impact. 24. Aprs 50 ans, les bombardements successifscrerontun climat tempr et l'eau accumule formera un ocan qui couvrira 25% de la plante.

• Mais si les propulseurs nuclaires restent accrochs aux mtores, cela deviendrait un bombardement nuclaire massif, ce qui retarderait la phase de colonisation humaine.

25. c)Les miroirs spatiaux

Ils seraient utiliss en vue de reflter la lumire solaire sur Mars.Pour cela, la mise au pointde voilesstellaires capables d'utiliser les vents solaires pour sepropulser dansl'espace, pourraient servir demiroirs orbitaux et renvoyer plus de rayons lumineux a la surface de Mars.

Seulement, il faudrait des miroirs de 125 km de diamtre et de masse gale 200 000 tonnes

26. 1er Miroir spatial Russe nomm Znamia lanc en 1993. Il mesurait 20m de diamtre 27. d)Transformer un satellite de Mars en petite toile En allumant des ractions nuclaires au sein de Phobos dans le but de la convertir en toile. Grce sa chaleur, Mars dglerait.

• Toutefois, cela serait hautement improbable et les risques de radioactivits seraient importants.

28. e)Rveiller les volcans de Mars. L'explosion de bombes nuclaires dans les cratres des anciens volcans martiens les rendrait actifs. La grande quantit de gaz injects dans l'atmosphre, grce aux volcans, augmenterait la pression et la temprature.

• Cependant, cela provoquerait des dgts importants, des risques de radio-activit et rendrait les volcans incontrlables.

29. Ces procds visent augmenter la temprature pour faire fondre la glace sur Mars et librer du dioxyde de carbone pour crer une atmosphre, mais cela ne rgle pas le problme de la pression, ni du trop-plein de gaz carbonique et du manque de dioxygne. De plus, ils sont difficilement ralisables et trs chers (il faudrait environ plusieurs centaines de millions d'euros pour cela). 30. 2) Terraformation complte a ) Produire en masse des gaz a effet de serre En librant le CO 2contenu dans les calottes polaires et les hautes latitudes, l'atmosphre deviendrait plus paisse et permettrait ainsi l'augmentation de la pression qui serait de 400 500 mbars.

• Sauf que la quantit de CO 2dans les calottes et les hautes latitudes n'est pas connue.

• Ou bien, la quantit de CO 2ne serait pas suffisante.

31. CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 Atmosphre plus paisse 32. Si l'homme parvient mettre en uvre ce systme :

La fusion des calottes polaires librerait une petite quantit de dioxyde de carbone, ce qui augmenterait la pression atmosphrique et dvelopperait l'effet de serre. Cela engendrerait une hausse de la temprature et acclrerait la fonte des calottes. A nouveau, le gaz relch agirait davantage sur les calottes qui relcherait encore plus de gaz et ainsi de suite.

• D'aprs Zubrin et McKay, une augmentation de seulement 4C au niveau de la calotte polaire sud suffirait lancer le processus.

33. Fonte des calottes Cliquez ici Pression plus forte Temprature plus leve 34. b)LesCFC(Chlorofluorocarbures) La quantit de CO 2risquant d'tre insuffisante, on pourrait les remplacer par des CFC, un gaz dont l'effet de serre est 10000 fois suprieur celui du CO 2 . Pour fabriquer d'normes quantits de CFC qui seront librs dans l'atmosphre martienne, des usines doivent tre implantes la surface de Mars.

• Mais les CFC peuvent tre dtruits par les rayons UV car Mars n'a pas de couche d'ozone et, tant donn que la dure de vie des CFC est trs limite dans l'atmosphre martienne, il faudrait les remplacer en permanence.

35.

• Or les CFC peuvent tre relays par des molcules insensibles aux UV : le perfluoromthane (CF4) qui a une dure de vie de 100 10 000 ans.

• • • En revanche les capacits du CF4 produire un effet de serre sont peu connues et risquent de ne pas tre aussi efficaces que celles des CFC classiques.

• • • Cependant, l'injection de CFC ne suffira pas rendre Mars habitable pour les hommes puisqu'il y aura toujours un manque d'oxygne.

36. c)Les microorganismes On sait que l'oxygne sur Terre a t inject dans l'atmosphre par des microorganismes et est devenu le gaz dominant dans l'air. Alors, pourquoi ne pas faire la mme chose pour Mars ?

• • • L'environnement martien n'est pas favorable la prolifration bactrienne.

• Il faut donc :

• • • - augmenter la temprature de 60C (voir terraformation)
  • 37. - avoir une pression de 100hPa (dj prsente depuis le dbut du processus)
• 38. - de l'eau liquide (avec la fonte des calottes)

39. - diminution du flux de rayons UV et cosmiques

40. Pour augmenter la teneur en oxygne, il faut dissminer, sur la surface de Mars, des cyanobactries (varit d'algues). Ces bactries, habitues aux situations extrmes, comptent parmi les premiers tres vivants de la Terre. Leur rle est de capter du dioxyde de carbone et de librer du dioxygne grce leurs activits photosynthtiques. Ce qui permet le changement de la composition de l'atmosphre martienne. 41. Il existe 2 espces de cyanobactries envisageables :

• • • -Chroococcidiopsis , capables de tolrer une scheresse intense, une forte salinit et d'importants contrastes de temprature.
  • 42. -Matteia , rsistantes d'importantes dshydratation et possdant la proprit de dissoudre des roches carbonates pour y trouver protection. Cette espce peut galement fixer l'azote atmosphrique.

• • • Ces algues amneront la pression partielle en oxygne 1mbar. Ainsi, des plantes suprieures, habitues aux conditions difficiles et produisant plus d'oxygne, pourront se dvelopper la surface de Mars, et la pression d'oxygne passera 120mbars

43. d) Activation de l'hydrosphre Il est ncessaire de transformer l'eau des calottes en gaz, la chaleur utilise permettra galement de liqufier la glace d'eau contenue dans le permafrost sur une profondeur de 10 mtres. La vapeur d'eau libre accentuera l'effet de serre et lvera la temprature. Cette mme vapeurpermettra l'apparition de nuages et de gouttes de pluie.

• • Formation de lacs, torrents, rivires, fleuves et ocans.

44. Ainsi Mars deviendra une seconde Terre ! 45. Mais combien de temps cela prendra-t-il pour terra-former Mars ? C'est toute une srie d'tapes qui se met en place comme un jeu dominos gants. Donc, terra-former cette plante prendra des sicles, voire des millnaires, et les cots seront exorbitants (plusieurs centaines de milliards de dollars environ). La dure de la terraformation complte de Mars est estime 100 000 ans. 46. 3) Paraterraformation : un prliminaire la terraformation Elle consiste construire un systme DREE (Deliberately Restricted Ecospheric Environment), qui met en place une serre artificielle recouvrant la surface de Mars. Pour sa ralisation, il suffirait de btir des colonies autonomes et toute une biosphre protges sous dmes. L'cosystme doit tre ainsi maintenu.

• • Grce ce systme, le dioxyde de carbone pourraitservir de fournisseur de dioxygne mais il n'y a pas assez de ressources en diazote.

47. Il serait donc possible de rendre la plante Mars habitable en utilisant la terraformation cependant cela ncessiterait normment de temps et d'argent.De plus, cette solution n'est, pour l'instant, que thorique. Pourtant, l'Homme de nos jours a fait de grands progrs au niveau technologiques et scientifiques, on peut donc esprer voir une nouvelle plante Mars habite d'ici quelques centaines d'annes. CONCLUSION 48. Bibliographie

Ouvrages:

• • ROCARD Francis.Plante Rouge : Mars, mythes et explorations.Dunod, 2003.
• 49. ECRENEZ Thrse.Le systme solaire : expos pour en comprendre.Flammarion, 1994.

50. FORGET Franois.La plante Mars : histoire d'un autre monde.Berlin / Pour la sciences, 2004.

51.

Article de priodique:

• • BRUNIER Serge, L'eau a-t-elle vraiment coul sur Mars ? .Sciences et vie , 10/2002, n1021, p.106-110.
• 52. POIX Pierre,L'utopie du terraforming . Ciel et Espace, 08/2002, n387, p.26-30.

53.

Sites Internet:

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• 54. AstronomiA - L'astronomie pdagogique

55. [En Ligne], CHRISTOPHE VERDURE.[Consult le 28/09], Disponible sur :http://www.astronomia-be.net/

56. De la plante rouge l'origine de la vie [En Ligne], PHILIPPE LABROT. [Consult le 28/09], Disponible sur :http://www.nirgal.net/ 57.

• • Mars (plante) [En Ligne], [Consult le 05/10]. Disponible sur :http://fr.wikipedia.org/wiki/Mars_(plante)/
• 58. Plante Astronomie [En Ligne], MIMATA. [Consult le 05/10], Disponible sur :

59. http://www.planete-astronomie.com

60. Le Cosmographe - Chronique du ciel et de la Terre [En Ligne], PYXMALION. [Consult le 05/10], Disponible sur :http://www.lecosmographe.com.com/blog 61. Introduction l'astronomie [En Ligne], OLIVIER ESSLINGER. [Consult le 12/10], Disponible sur :http://www.astronomes.com 62.

• • Forum Sciences / Forum Informatique - Sur la Toile (SLT) [En Ligne], PHIL. [Consult le 12/10], Disponible sur :http://www.sur-la-toile.com
• 63. CNRS [En Ligne], BRUNO BEZARD. [Consult le 12/10], Disponible sur :http://www.cnrs.fr

64. Futura-Sciences [En Ligne], JEAN ETIENNE. [Consult le 12/10], Disponible sur :http://www.futura-sciences.com

65. Luxorion [En Ligne], DONAHUE. [Consult le 12/10], Disponible sur :http://www.astrosurf.com/luxorion/ 66.

• • Planets [En Ligne], OBSERVATOIRE ROYALE DE BELGIQUE. [Consult le 12/10/10], Disponible sur :http://planets.oma.be
• 67. Cosmovisions [En Ligne], SERGE JODRA. [Consult le 12/10/10], Disponible sur :http://www.cosmovisions.com/Mars.htm

68. Techno-Science [En Ligne], ADRIEN BERNARD. [Consult le 19/10/10], Disponible sur :http://www.techno-science.net

69. Terraforming de Mars [En Ligne], GATIEN LAFORE. [Consult le 19/10/10], Disponible sur :http://marsterraforming.free.fr/page1.htm 70.

• • Traqueur Stellaire [En Ligne], GUILLAUME. [Consult le 19/10/10], Disponible sur :http://www.traqueur-stellaire.net/
• 71. ORBIT-MARS : Un voyage vers la plante Mars ! [En Ligne], OLIVIER POCH. [Consult le 19/10/10], Disponible sur :http://orbitmars.futura-sciences.com/

72. Astropolis, cit astronomique - initiation l'astronomie [En Ligne], SEBASTIEN GUERET. [Consult le 09/11/10], Disponible sur :http://www.astropolis.fr/