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Science-fiction ou réalité: des êtres humains pourront-ils un jour vivre sur Mars?

Le robot Perseverance quelques minutes avant qu'il entre dans l'atmosphère martienne, le 15 février 2021

Le robot Perseverance quelques minutes avant qu'il entre dans l'atmosphère martienne, le 15 février 2021 - HANDOUT / NASA / AFP

Du voyage jusqu'à la vie sur place, de nombreux et considérables obstacles empêchent pour le moment de fixer une date pour un premier pied de l'Homme sur la planète rouge. Mais les expériences se multiplient pour y parvenir.

Un prochain "petit pas pour l'Homme" dans l'univers ? Jeudi, le rover Perseverance doit atterrir sur la planète Mars, après sept mois de voyage. Il a pour but d'étudier les lieux, d'y rechercher des traces de vie ancienne, de réunir des échantillons qui seront renvoyés sur Terre, mais aussi de préparer l'arrivée d'une mission humaine future sur la planète rouge. Particulièrement complexe à mettre en oeuvre, cette exploration martienne pourrait prendre des décennies avant de voir le jour.

"Le principe de base pour envoyer des être humains sur Mars, c’est d’avoir des outils de sécurité qui garantissent la survie, la résistance du système et des personnes pendant des durées importantes", explique à BFMTV.com Michel Viso, responsable de l’exobiologie au CNES, Centre national d'études spatiales, qui a participé à la mission Perseverance. Et aujourd'hui, "le travail de base sur l’environnement nécessaire à la vie humaine sur Mars n’est pas encore prêt".

Six à huit mois de voyage: "on ne sait pas encore faire"

La première problématique à régler concernant l'envoi d'êtres humains sur cette planète, c'est le voyage. Aller sur Mars - située en moyenne à 227 millions de kilomètres de la Terre - prend de six à huit mois avec les technologies actuelles. "La dynamique spatiale est telle qu'il n'y a un créneau pour aller sur Mars pratiquement que tous les deux ans", et qu'il faudra attendre autant de temps pour en revenir, déclare Michel Viso, avec un trajet potentiellement éprouvant.

"On ne sait pas encore faire. Sur tous les tests qu’on a réalisé sur les astronautes pour le moment, le maximum (de temps pendant lequel) on peut les enfermer quelque part, c’est deux mois", explique à BFMTV.com l'astrophysicienne Athena Coustenis, directrice de recherche au CNRS et à l'Observatoire de Paris. "D’une part, psychologiquement ils ne sont pas aptes une fois qu’ils sont sortis de là pour effectuer des opérations. D’autre part, on ne sait pas comment faire pour que pendant des mois, ils restent allongés ou assis dans une capsule".

"L'accompagnement psychologique des gens qui partent sera très important", abonde Michel Viso. "Dès l’instant où ils auront quitté l’atmosphère terrestre, ils ne pourront pas faire demi-tour, il faut qu’ils y aillent, et là c’est pour deux ans et demi, trois ans".

Il faut également avoir en tête les images de Thomas Pesquet, l'astronaute français, lors de son atterrissage au Kazakhstan en 2017. Il est accueilli par des médecins et a du mal à sortir de sa capsule, après plus de six mois passés dans la Station Spatiale Internationale (ISS). Les séjours dans l'espace ont en effet pour conséquence sur l'organisme une baisse de la densité osseuse ou encore une perte de la masse musculaire, des altérations prises en charge dès le retour sur Terre.

"Ce n’est pas du tout facile, parce que même s’ils font des exercices à l’intérieur, comme dans l’ISS, ils perdent quelque chose", explique l'astrophysicienne. Or "sur Mars, il n’y aura pas de médecins pour les accueillir à l’arrivée", déclare Michel Viso. Il faut donc trouver des moyens pour qu'ils entretiennent leur corps durant le voyage.

"Une planète pas adaptée à la vie que l’on connaît"

Il faut ensuite réfléchir à la vie sur Mars, en elle-même, et là encore, plusieurs difficultés de premier plan s'imposent. Actuellement, "vous avez une planète Mars qui n’est pas adaptée à la vie que l’on connaît sur Terre parce qu’il n’y a presque pas d’atmosphère", explique Athena Coustenis. Celle-ci est beaucoup plus ténue que sur Terre, composée à plus de 95% de dioxyde de carbone, et moins d'1% d'oxygène.

"Et au niveau de la pression, c’est 1/100e de l’atmosphère terrestre", déclare Michel Viso. Or, "la pression atmosphérique, c’est ce qui fait que nous existons sur Terre aujourd’hui, que l’on tient debout, que les immeubles tiennent debout, et c’est l’atmosphère qui fait que l’on respire et que l’on peut subsister au niveau de la surface. D’autre part, elle nous protège de tout ce qui est rayons cosmiques, flux solaire...", déroule Athena Coustenis. "Sur Mars, il n’y a pas de champ magnétique et pas d’atmosphère, vous êtes exposés."
Robot Curiosity sur Mars en 2018
Robot Curiosity sur Mars en 2018 © HANDOUT / NASA / AFP

Sans cette enveloppe protectrice, les astronautes ne pourront pas se déplacer sans carapace. "Ils seront en permanence en scaphandres ou dans des habitats", explique Michel Viso, car "il y a un taux de rayonnements gamma, de rayonnements cosmiques plus importants" sur place, ce qui augmente "le risque de réactions négatives de l’organisme et notamment de cancérisation d’un certain nombre de cellules".

"Deux ans dans l’environnement spatial de rayonnement, ce n’est pas anodin sur l’espérance de vie des astronautes. Cela ne veut pas dire qu’ils vont nécessairement mourir, mais que leur risque d’avoir un cancer n’est pas faible", explique également Thierry Fouchet, chercheur à l'observatoire de Paris et professeur à la Sorbonne. Et "pour l’instant, il n’y a pas de solution claire pour contrecarrer cela".

La planète Mars présente en effet un environnement hostile pour l'Homme. Elle est couverte d'étendues de sable, de poussières et de roches et la température moyenne y est de -63°C, avec des pics allant de -143°C à +20°C. La gravité y est presque trois fois plus faible, ce qui signifie qu'une personne de 100 kilos en pèserait 38 une fois là-bas.

"Des usines de fabrication d’oxygène"

Avec moins d'1% d'oxygène sur place, impossible de respirer à l'air libre. Mais transporter des réserves d'oxygène pour plus de deux ans jusqu'à la planète rouge s'avérerait très couteux, et surtout très dangereux si elles recontrent un quelconque problème. Actuellement, sur le rover Perseverance, l'outil MOXIE (Mars Oxygen ISRU Experiment), a pour objectif de produire de l'oxygène à partir du dioxyde de carbone atmosphérique martien.

Le rover Perseverance et les différentes technologies qui le composent
Le rover Perseverance et les différentes technologies qui le composent © JPL/NASA
"Normalement MOXIE devrait être capable pendant un certain temps de produire une certaine quantité d’oxygène équivalente à la consommation d’un être humain pour une journée", explique Michel Viso. "C’est l’élément qui préfigure ce que pourraient être des usines de fabrication d’oxygène, parce que s’il faut l’apporter à partir de la Terre, c’est quelque chose qui coûte très cher."

Les technologies nécessaires pour alimenter ces outils, afin d'approvisionner la consommation de plusieurs hommes, nécessiteraient beaucoup d'énergie. C'est l'énergie nucléaire qui pourrait être utilisée, le rover Perseverance fonctionne par exemple au plutonium.

L'énergie solaire, qui pourrait aussi être adoptée, serait trop incertaine, car "sur Mars il y a des tempêtes de poussières qui font que le soleil n’arrive plus à la surface. Donc si votre moyen de fabriquer de l’énergie c’est uniquement des panneaux solaires, pendant plusieurs jours, voire plusieurs mois, il n’y aurait plus d’énergie solaire", explique Thierry Fouchet. "Il y a des rovers qui sont tombés en panne à cause de cela".

De l'eau "sous la surface et en petite quantité"

L'autre élément essentiel à la vie, c'est l'eau. Or, si "on parle beaucoup de la découverte de l’eau sur Mars, il faut être très clair, même s’il y a de l’eau liquide, aujourd’hui, elle est sûrement sous la surface, et en petite quantité, donc ça ne suffira pas pour une colonie de personnes", explique Athena Coustenis. Comme pour l'oxygène, il serait compliqué et onéreux de transporter sur Mars les besoins en eau pour plusieurs années et plusieurs personnes, l'idée est donc d'essayer d'en extraire sur place.

"L'eau liquide pourrait être extraite de la glace souterraine - à la surface ou enfouie sous la surface -, de l'atmosphère ou des minéraux hydratés", écrit la Nasa, l'agence spatiale américaine.
Carte montrant des zones où se trouve la glace d'eau souterraine sur Mars
Carte montrant des zones où se trouve la glace d'eau souterraine sur Mars © NASA/JPL-Caltech/ASU

Le "terraformatage" de Mars est également évoqué. "Cela veut dire qu’il faut transformer une planète si on veut qu’elle puisse accueillir l’Homme tel qu’on le connaît aujourd’hui, la vie telle qu’on la connaît aujourd’hui", explique Athena Coustenis. "Une fois que l’on sera sur Mars, on ne peut pas vivre à l’air libre. Il faudrait fabriquer une atmosphère, de l’eau liquide..."

Ainsi, sur Mars, une des idées "serait de créer un effet de serre pour provoquer l’évaporation de l’eau des pôles et atteindre une pression en vapeur d’eau suffisante pour qu’il y ait de l’eau liquide à la surface de Mars", détaille Michel Viso. De la glace, "on sait qu’il y en a aux pôles, on pense qu’il peut peut-être y en avoir dans le sous-sol martien - ce n’est pas avéré - et donc que l’on pourrait atteindre une pression suffisante en vapeur d’eau pour que l’eau soit liquide au sol".

Mais ces techniques sont "extrêmement théoriques", prévient l'exobiologiste, qui parle pour le moment de "fantasme". Selon lui, même si toutes les conditions étaient réunies pour réaliser une terraformation - "actuellement ce n’est même pas imaginable sur le plan technique et scientifique" -, une planète peut mettre des années, voire des milliers d'années, pour réagir à un tel changement. "Et je ne parle pas de la quantité d’énergie qui serait nécessaire pour pouvoir provoquer cela".

Difficile de cultiver de quoi se nourrir

Sur place, il faudra également se nourrir, et "sur Mars, pour faire pousser quoique ce soit, il faudra fabriquer soit un laboratoire, soit une serre et à l’intérieur faire en sorte qu’on ait les conditions. Parce que la vie comme on la connaît sur Terre ne peut pas survivre actuellement sur Mars", explique Athena Coustenis. "Le sol de Mars n’a rien à voir avec le sol de la Terre, il est stérile, il n’y a rien d’organique dedans quasiment, rien de biologique, sauf peut-être un peu de carbone. Alors que le sol de la Terre fourmille de bactéries, de virus, de matières organiques détruites, d’insectes, de lombrics, de plein de choses", détaille Thierry Fouchet.

Pour arriver à faire pousser quelque chose, on pourrait "se servir d’une partie du recyclage des déchets humains - urine, sel - pour les recycler et faire pousser quelques légumes, etc… Ce sera de l’hydroponique", explique l'exobiologiste, soulignant qu'il serait compliqué d'en faire pousser en grand nombre, et de créer une base solide pour l'alimentation, "ce ne sera pas de la tomate de plein champs".

Des expérimentations préliminaires sur la Lune, réalisées par une mission chinoise, avaient tenté de faire pousser des plantes dans une biosphère en 2019, mais l'opération avait échoué. "Ça n'a pas survécu, mais c'était la première tentative", relativise Athena Coustenis. "Ce n'est pas parce que l'on jette quelques graines dehors que cela va pousser s'il n'y a pas les conditions, même sur Terre il y a des risques" qu'une plante ne pousse pas.

"Le rover Perseverance, c’est la première étape d’une série qui ramènera des échantillons de Mars sur Terre. C’est en regardant ces échantillons qu’on saura ce qui se trouve sous la surface de Mars, et s’il y a des ressources qui permettront de survivre en faisant des extractions", explique Athena Coustenis, "donc c’est une étape très importante".

La Lune, première étape avant Mars

Toutes ces problématiques, auxquelles les scientifiques tentent actuellement de répondre, vont prendre encore des années avant d'être résolues. "Actuellement, pour envoyer des hommes et des femmes sur Mars, et les ramener sains et saufs, il y a beaucoup de travail, il y en a au moins pour 15 à 20 ans, si ce n’est plus. Et je parle seulement d’exploration", explique Michel Viso.

"Aujourd’hui, on y travaille, on y pense, on fait des expériences", résume Athena Coustenis. "L’ISS est un des sites de ce type d’expérience pour savoir si un jour on pourra vivre ailleurs que sur la Terre. La prochaine étape, c’est la Lune, parce que sur la Lune vous avez aussi des conditions où il n’y a pas d’atmosphère, pas de pression, pas d’eau liquide à la surface", et que cet astre est beaucoup plus proche de la Terre (moins de 400.000 km en moyenne), "on peut y aller beaucoup plus facilement".

C'est le projet du "Moon Village" (village lunaire), soit l'établissement d'une base sur cet astre, porté par l'Agence Spatiale Européenne et la Nasa. "L’idée, c’est de fabriquer une agence spatiale sur la Lune comme première étape avant de penser à aller sur Mars", explique l'astrophysicienne. Et ce "pour pouvoir entraîner des personnes, mais essentiellement pour voir si on peut extraire de la surface de la Lune et des substrats lunaires les éléments nécessaires pour survivre sur un satellite hostile sans apporter de choses depuis la Terre. Est-ce que l’on peut quand même fabriquer de l’eau? De l’oxygène?"

La prochaine aventure humaine sur la Lune est planifiée pour 2024. Il s'agit de la mission américaine Artemis, qui doit notamment, "construire des éléments durables sur et autour de la Lune qui permettront à nos robots et astronautes d'explorer davantage et de mener plus de recherches scientifiques que jamais auparavant", écrit la Nasa. "A partir de là, il faudra au moins encore une décennie pour faire vraiment une base sur la Lune, voir si cela fonctionne. Et si on réfléchit à une expédition humaine sur Mars, ce n’est pas avant encore une décennie", déclare Athena Coustenis.

"Mars n'est pas notre planète B"

"Pour l'instant, l'envoi d'êtres humains sur Mars, ce n'est quasiment que de la fiction", rappelle Thierry Fouchet. "Perseverance est un tout petit test, un premier pas d'un très grand nombre de pas pour amener l'Homme sur Mars. Cela ne veut pas dire qu’il n’y a pas de rapports sérieux sur le sujet, mais il n’y a rien de commencé en implémentation pour envoyer l’Homme" sur cette planète. De plus, "il ne faut pas penser que Mars est notre planète B".

"Mars n’est pas la planète B de la Terre. La biodiversité terrestre, dont l’humanité fait partie n’a qu’un seul vaisseau spatial, c’est la Terre, et elle n’en aura pas d’autres", abonde Michel Viso. S'il y a une dimension éminemment philosophique à envoyer des êtres humains sur la planète rouge, l'idée sur place serait surtout de faire de la science, des découvertes scientifiques, et d'en savoir plus sur notre univers et sa création.

"Là on est dans l’optimisme, parce qu'auparavant on pensait qu'envoyer des hommes sur Mars, ce n’était pas du tout possible", explique de son côté l'astrophysicienne, qui participe aux recherches en cours. "Soit on cherche la vie sur Mars, soit on l’amène un jour, mais si on l’amène un jour, il faut s’assurer qu’on ne va pas la mettre en danger. Car à chaque fois qu’on met la vie humaine en danger, l’exploration spatiale souffre."
Salomé Vincendon
Salomé Vincendon Journaliste BFMTV