<<Procédés du terraforming Modélisation finale de Mars>>
Prévision des différentes étapes du terraforming
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1. Utilisation de formules pour une simulation des futures conditions de vie
Nous avons tout d'abord trouvé des formules pour estimer certaines températures.
Voici la température moyenne Tmoy à la surface de Mars en fonction de la pression P de CO2 atmosphérique et de la constante solaire S :
Tmoy=S0,25Tn
+ 20(1+S)P0,5 (équation
1)
avec Tmoy en Kelvin, S est la constante solaire qui vaut actuellement 1 (cette valeur représente l'énergie solaire reçue par la planète ; la présence de miroirs permet de l'augmenter), Tn la température de corps noir de Mars, valant actuellement 213.5 K, et P en bars.
Comme l'atmosphère est un moyen de transport de la chaleur de l'équateur au pôle :
Tpôle= Tmoy -Dt/(1 + 5P) (éq. 2)
avec Dt la différence de température entre la valeur moyenne et celle au pôle s'il n'y avait pas d'atmosphère (environ 75 K pour S=1).
De plus, d'après des analyses, on a :
Tmax = Téquateur = 1,1 Tmoy (éq. 3)
et la température à la latitude q (nord ou sud) est donnée par la formule :
T(q) = Tmax - (Tmax - Tpôle) sin1,5 q (éq. 4)
Les équations 1 à 4 donnent la température de Mars en fonction de la pression de CO2, mais celle-ci est également fonction de la température, qui contrôle les relations entre l'atmosphère et les deux autres réservoirs de dioxyde de carbone, les calottes polaires et le sol. L'interaction entre l'atmosphère et les réservoirs des calottes glaciaires, avec la relation entre la température au pôle et la pression de la vapeur de CO2 donne une formule simple que nous ne pourrions expliquer :
P = 1,23 x 107 {exp(-3168/ Tpôle)} (éq. 5)
L'équation 5 donne précisément la pression du CO2 atmosphérique tant qu'il y a du CO2 à la fois dans l'atmosphère et dans les calottes. Si la température polaire augmente considérablement, les calottes disparaissent et l'atmosphère est alors dépendante du réservoir du sol. L'équation qui permet alors de connaître la pression de CO2 atmosphérique est extrêmement compliquée, et nous préférons ne pas en parler, car la relation entre le sol, l'atmosphère et la température n'est pas connue avec précision.
La température polaire martienne étant actuellement d'environ 145 K, il suffit d'augmenter la température aux pôles de quelques kelvins pour avoir une forte augmentation de la pression en CO2 atmosphérique. Or d'après l'équation 2, la température polaire est elle-même fonction de la pression atmosphérique de CO2 et de la température moyenne, c'est à dire (équation 1) fonction de la pression en CO2 atmosphérique et de la constante solaire. Nous retrouvons donc bien ici la base des procédés de terraformation : l'homme doit augmenter la constante solaire, la pression atmosphérique de CO2 , ou la température martienne, entraînant ainsi les deux autres, qui sont tout aussi nécessaires.
Pour une prévision des conditions prochaines de Mars, nous avons également utilisé un simulateur de terraforming qui utilise certaines des formules présentées ci-dessus, le logiciel Terraforming Calculator V1.1 créé par Martyn Fogg, et disponible sur son site à l'adresse : http://www.users.globalnet.co.uk/~mfogg/simul.htm (voir étude de l'évolution de Mars à l'aide de ce logiciel). A l'aide de ce logiciel, nous avons réussi (mais difficilement !) à obtenir des conditions acceptables pour Mars en estimant la pression équivalente au CO2-glace des calottes polaires à 50 millibars, et celle du CO2 contenu dans le à 305 mbar, en augmentant la constante solaire de 1 à 1,3, ainsi que la pression de CO2 atmosphérique de 3,6 à 4 mbar, et en ajoutant une pression de de 0,5 mbar. Nos résultats sont :
- une température moyenne de 290 K (17° C)
- une température aux pôles de 263 K (-11° C)
- une température maximale de 319 K (46° C)
- une augmentation de température de 76,5 degrés
- une température moyenne négative à partir d'une latitude de 61°
Avec de telles conditions Mars pourrait être très certainement habitable, du moins si en même temps la pression a également fortement augmentée.
2. Les différentes étapes du terraforming
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Étape 1 Mars actuellement : atmosphère très ténue, pas de présence d'eau liquide ...
Étape 3 Changement de l'état de l'atmosphère qui devient plus épaisse.
Étape 5 Apparition d'une végétation primaire : mousses, lichens, etc.
Étape 7 Développement de la végétation. Apparition de nuages.
Étape 9 Les caractéristiques de Mars sont identiques à celles terriennes. Mars est totalement terraformée. |
Étape 2 Changement de l'état de l'atmosphère qui devient plus épaisse.
Étape 4 Apparition d'eau liquide due à un changement de pression et à un réchauffement.
Étape 6 Le cycle de l'eau est instauré sur Mars. L'atmosphère devient de plus en plus terrienne.
Étape 8
Ces différentes étapes auront forcément lieu, et dans cet ordre. Mais le temps que prendra chaque étape n'est absolument pas connu, puisqu'il dépend de la méthode de terraformation utilisée, mais surtout de la contenance en CO2 des calottes glaciaires polaires. |
Voici une prévision d'une chronologie de terraformation "rapide" :
2003 : Premier convoi des équipements du terraforming envoyé sur Mars. (étape 1)
2010 : Premiers hommes sur Mars.
2010 : Premières bactéries photosynthétiques plantées sur Mars. (étape 2)
2020 : Première colonie établie sur Mars avec 100 colons. (étape 3)
2023 : Le quart de l'atmosphère de type terrestre est achevée. Des lichens poussent autour de la base. (étape 5)
2025 : Le cycle de l'eau est établi sur Mars. de l'eau coule, des lacs se forment. Le convertisseur de CO2 en O2 est inventé. (étape 6)
2035 : La moitié de l'atmosphère de type terrestre est achevée. Alors que le pourcentage d'oxygène est de 5 %, une deuxième et une troisième base sont construites. Des fougères simples poussent. (étape 7)
2055 : Pendant que les miroirs orbitaux martiens sont placés à bonne distance de Mars, des plantes à fleurs poussent et les premiers enfants naissent sur Mars.
2068 : De nouvelles bases sont établies sur Mars et l'on introduit de petits animaux : insectes herbivores et poissons.
2085 : L'atmosphère est totalement terrienne. Le taux de dioxygène est de 15% et un premier océan s'est formé. (étape 8)
2092 : Des petits mammifères herbivores sont introduits. Faut-il également introduire quelques prédateurs ?
2103 : Le taux de dioxygène étant de 19 %, l'homme devrait pouvoir se promener sur Mars sans équipement particulier. (étape 9)
De toutes les étapes, la plus difficile est la mise en place d'une hydrosphère (étapes 4 à 6), c'est à dire activer un vrai cycle de l'eau. L'eau devrait se trouver en assez grande quantité sur Mars, au niveau des calottes glaciaires et du , mais si cela ne suffit pas, il serait possible d'en ajouter provenant de grandes comètes. Pour libérer l'eau, il faudra réchauffer les calottes glaciaires et le ; la vapeur d'eau créée augmentera alors l' , donc la température.
Selon les hypothèses, le temps total du terraforming varie entre une centaine d'années et 100 000 ans. En effet, la durée de l'oxygénation de Mars pourrait atteindre plusieurs milliers d'années, avec des techniques d'ingénieries lourdes, et beaucoup plus uniquement avec les bactéries.
Dans tous les cas, si l'homme en a la volonté, Mars devrait être un jour entièrement viable pour l'homme. Mais, nous pensons que d'ici à un peu plus d'un demi millénaire, Mars, devenue la Verte puis la Bleue, pourrait nous être accueillante, ou plutôt … accueillante à nos descendants, car de nombreuses nouvelles technologies aidant à la transformation d'une planète seront nécessairement trouvées !
