A). La terre ressource éternelle ?
1° Une planète propice au développement du monde vivant.
L’unité de temps utilisé est le Ma. 1Ma = 1 millions d ‘années = 10^6 années
Les conditions climatiques propices à la vie sur la Terre sont dues à trois choses :
- L’énergie produite par le noyau de la Terre, ressenti en tant que chaleur.
- Le rayonnement du soleil
- La chaleur émise par les êtres vivants (infime par rapport au deux autres).
Notre atmosphère composée principalement d’Azote, d’Oxygène et d’Argon permet un phénomène appelé l’effet de serre. Il repose sur le fait, que la chaleur absorbée par les rayonnements le jour, est la nuit attirée vers le froid (le haut). Une partie de cette chaleur va être renvoyée dans l’espace tandis que l’autre va stagner à la surface, c’est celle-ci qui réchauffe notre planète.
Tous les êtres vivants sont constitués de molécules contenant du carbone : glucides, protéines et lipides.
Le cycle du carbone intègre toutes les réactions permettant aux êtres vivants d'utiliser le carbone pour fabriquer leurs tissus et libérer de l'énergie.
Les végétaux représentent le point de départ du cycle du carbone. Grâce à la photosynthèse, les plantes absorbent le carbone de l'air (CO2) et l'intègrent à leur propre biomasse (feuilles, bois, racines, fleurs et fruits). Cette matière organique sert de nourriture aux organismes hétérotrophes (consommateurs). En libérant de l'énergie, la respiration des hétérotrophes et des autotrophes renvoie du carbone dans l'atmosphère (CO2).
Document 4 : Cycle du carbone |
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2° Des ressources qui s’épuisent
L’exploitation des ressources naturelles comme les terres fertiles, l’eau, le bois, les minerais a augmenté de 50% dans le monde depuis 30 ans. Un seuil a été atteint en 1987, date depuis laquelle notre consommation s’élève à un niveau tel que les capacités de renouvellement des ressources sont compromises. Ainsi d'ici à 2030, l'humanité nécessitera une capacité de deux planètes afin de maintenir le rythme de consommation des ressources naturelles et d'absorber la pollution de CO².
Dans certaines zones l’environnement est détruit, les forêts pour leur bois : la déforestation.
L’équilibre de la nature est fragile et l’homme perturbe certains de son écosystème.
| Document 1 : Des constats effarants |
| « Pour fabriquer une seule voiture on utilise 400 000 litres d’eau ! Comment ose-t-on encore parler de véhicules écologiques ou de bonus écologique ! (…) On mange 5 fois plus de viande qu’il y a 50 ans, ce qui génère toujours plus de bétail fortement émetteur de méthane, et entraîne la déforestation pour cultiver du soja OGM qui sert à nourrir le bétail. » Extrait du Compte rendu des 5e Assises Nationales du Développement Durable qui se sont tenues à Lyon, les 19, 20 et 21 janvier 2009. Par Jean-Pierre Lamic Président, Fondateur de l'Association des Voyageurs et Voyagistes éco-responsables. |
Avec toutes les nouvelles technologies, l’empreinte de l’homme sur la Terre ne cessent d’augmenter. Les modes de consommations ont changé et les déchets produits en trop grande quantité par les hommes sont de plus en plus difficile à absorber pour la planète.
Comme le montre le document 2, la population va continuer à augmenter, elle va donc avoir besoin de plus de ressources. Nos habitudes face à la consommation et notre mode de vie doivent changer pour réduire au maximum l’empreinte de l’homme sur l’équilibre fragile de la Terre.
B). Mars : Terre d’accueil
1° Caractéristiques principales
Mars est la quatrième planète du système solaire, on l’appelle aussi « la planète rouge », car son atmosphère est rosée et ses roches et son sol sont roses. Mars n’a pas toujours montrée une apparence semblable à celle que nous connaissons. La quatrième planète du système solaire a toujours fasciné ou inquiété. Repérée depuis l'Antiquité, on ne commence à l'étudier qu'au XIXe siècle, époque où l'on a cru déceler des canaux sur sa surface. Mars se serait formée il y a 4,6 milliards d’années d’une histoire mouvementée. Après son accrétion et sa différenciation, elle a subit un bombardement météorique intense, qui s'est terminé vers 3,5 milliards d'années. La planète a tiré la plus grande partie de son énergie de la phase d'accrétion et de différenciation.
Généralité sur les planètes de notre système solaire
· Les planètes gravitent autour du Soleil
· Elles ne produisent pas leur propre énergie
· Elles réfléchissent la lumière du Soleil
· Elles se présentent dans le ciel comme de petits disques lumineux
· Il existe deux sortes de planètes
· Les planètes telluriques
· Les planètes gazeuses
· Certaines planètes ont des lunes ou satellites
| Document 3: Carte topographique obtenue à partir du radar altimétrique MOLA de la sonde Mars Global Surveyor sur orbite autour de Mars depuis 1997. |
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Le sol de mars (la croûte) est rocailleux, des oxydes de fer lui donnent une couleur rouge-orangé caractéristique. Les roches constituant le sol sont des roches éruptives. La spectrométrie à rayon X de chaque engin Viking, nous a permit de découvrir la composition de son sol.
Il y a donc une proportion de 44% d’oxydes de silicium, 17% d’oxydes de fer, 7% d’oxydes d’aluminium, 6% de magnésium, 6% de calcium, 7% d’oxydes de souffre, 5% de sulfate de magnésium et une petite quantité de rutile, un oxyde de titane (0,5 %). Enfin, le sol contient 0,4% à 0,8% de chlore et une quantité très faible d'oxydes de potassium (moins de 0,15 %, soit cinq fois moins que sur Terre).La composition des sols martiens, fournie par les instruments des deux atterrisseurs Viking, n'est qu'une composition élémentaire, atomique. Elle ne donne aucune idée sur les minéraux et les molécules qui sont constitués par ces atomes.
A gauche le pôle nord et a droite le pôle sud.---> Les calottes polaires de Mars ont été découvertes au XVIIe siècle. William Herschel fut le premier à suggérer qu'elles pouvaient être de glace. Elles sont soumises à un cycle annuel, qui modifie leurs apparences aux cours des saisons.
Le pôle nord est formé de glace d’eau et d’une fine couche de glace de CO2 qui disparaît complètement durant l’été martien. L’altimètre laser de la sonde Mars Global Surveyor étudia cette masse de glace sous toutes, son volume serait de 1,2 à 1,7 millions de km3 et son épaisseur atteindrait par endroit 3 kilomètres.
Le pôle sud est lui recouvert toute l’année d’une épaisse couche de glace de CO2.Les images prisent par le spectromètre imageur OMEGA à bord de la sonde Mars Express ont prouvé la présence de glace d’eau pôle sud.
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Carte du pôle sud obtenue grâce a Omega. Carte du pôle sud. . En vert bleu les régions
En bleu les régions qui contiennent le plus qui contiennent de la glace carbonique
d’eau, en rouge la ou elle est absente
2° La Terre et Mars
| Document 1 : Caractéristique principale | ||
| | Mars | Terre |
| Distance moyenne au soleil (10^6km) | 228 | 150 |
| Masse (10^24 kg) | 0,6418 | 5,975 |
| Volume (10^10 km^3) | 16,318 | 108,321 |
| Rayon du noyau (km) | 1700 | 3485 |
| Densité moyenne (kg.m^-3) | 3933 | 5515 |
| Gravité a la surface (m.s^-2) | 3,68 | 6,78 |
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| Période de rotation | 24h 37min 23s | 23h 56min 4s |
| Période de révolution | 686,98 jours | 365,256 jours |
| Vitesse orbitale moyenne (km.s^-1) | 24,13 | 29,78 |
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| Pression a la surface (mbar) | 6 | 1000 |
| Température moyenne (°C) | -53 | 15 |
| Atmosphère | CO2 (95,3%) | N2 (78%) |
| | N2 (2,7%) | 02 (21%) |
| | Ar (1,6%) | Ar (0,9%) |
| | O2 (0,13%) | Autres (0,1%) |
| | Autres (0,1%) | |
Au niveau de la gravité, celle de Mars est trois inférieur a la Terre, ensuite Mars a aussi des saisons et sa période de révolution est deux fois supérieurs a celle de la Terre. La période de rotation est semblable. En ce qui concerne la température malgré une distance au soleil assez similaire, la Terre est plus chaude que Mars. Pour recrée les conditions terrestre il faudra augmenter la température de Mars.
Pour installé la vie il faudra aussi augmenter la pression de plus de 150 fois. Quand a l’atmosphère martienne, elle est ténue par rapport a la Terre et se compose a 95% de CO2. De plus, contrairement a la Terre, l’eau a l’état liquide n’existe pas car sur Mars l’atmosphère n’oppose qu’un très faible effet de serre.
| Document 2 : Image de synthèse de la Terre et de Mars |
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Comme le montre cette image de synthèse, la planète Mars et la planète Terre ont à peu près la même obliquité.
Contrairement à Mars, l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre a été stabilisée par la Lune. La planète rouge a effectivement connu au cours de son histoire des variations chaotiques et importantes de son obliquité
C). Et Pourquoi pas d’autres astres ?
Mars nous parait un choix évident et indiscutable mais sa n’as pas toujours été le cas. Au début des premiers projets de biosphérisation, la planète Vénus était alors privilégiée.
1° Vénus
La biosphérisation de Vénus était le projet initial dans la quête d’un nouveau territoire spatial à conquérir.
Cette planète avait été choisie en premier lieu pour diverses raisons.
Tout d’abord, à l’inverse de Mars, la planète Vénus possède beaucoup plus d’attraits séduisants pour une biosphérisation. Sa gravité est de 0,9 g, la même que celle de la Terre, leur diamètre est presque identique à 600km prés (le diamètre de la Terre est le double de celui de Mars) et elle possède une atmosphère. En plus de cela, Vénus est la planète la plus proche de la Terre avec une distance de seulement 41 400 000 km entre ces deux mondes. Mars se situant approximativement à 400 millions de kilomètres de notre planète, Vénus reste donc l’astre le plus proche et par conséquent un choix judicieux. On va jusqu’à comparer Vénus à la Terre et les qualifier de jumelles.
Mais pour autant, cette planète n’est pas la plus appropriée au projet « terraformation »
Vénus est située à environ 70 % de la distance Terre/Soleil ; elle reçoit donc environ deux fois la quantité d'énergie solaire perçue par la Terre, en outre, sa surface est assez chaude pour faire fondre le plomb (500°C).
Elle possède bien une atmosphère mais constitué principalement de CO2 et composé de nuage acide donc irrespirable pour l’homme. De plus, à cause de l'effet de serre incontrôlée, la pression est de 9MPa (sur Terre on a : 1 013,25 hPa de pression, soit 90 fois inférieur que sur Vénus). Sachant cela, le corps humain devra s’adapter à ce changement considérable au risque dans mourir. Mais pour avoir une chance de s’y habituer, il faudrai déjà que la planète soit respirable pour l’homme.
Par ailleurs, sa rotation est la plus lente des planètes telluriques. Elle effectue un tour sur elle même en 243 jours, c'est-à-dire que 1 jour sur vénus se déroule en 243 jours sur terre. La rotation extrêmement lente de Vénus avec un rythme jour/nuit très lent, causerait des problèmes d'adaptation pour la majorité des espèces connues végétales ou animales.
En somme, pour mener ce programme à bien, il faudrait refroidir Vénus, rendre l’atmosphère plus propice à la vie et accélérer son rythme de rotation.
Ce projet demandant beaucoup trop d’argent et de moyens technologiques sophistiqués, jamais il ne pourra aboutir.
Vénus ne pouvant accueillir la vie, il ne restait plus que deux choix aux scientifiques pour ce projet tout en respectant l’un des critères fondamentaux, la distance.
2° La lune
La lune n’est qu’à 384 400 km de la terre ce qui par conséquent fait de ce satellite naturel le sol le plus proche de notre planète.
De plus la distance lune-soleil et relativement la même que terre-soleil et son sol était, à ses débuts, composé des mêmes matériaux que celui de la Terre.
Alors pourquoi ne pas la choisir ?
Tout simplement parce qu’elle n’a pas d’atmosphère. A cause de sa petite taille (son diamètre est plus de 2fois plus petit que celui de la Terre), son attraction gravitationnelle est faible (6fois moins importante que sur Terre) et donc il ne suffit pas à retenir une quelconque atmosphère autour de la lune. Elle ne possède pas non plus de champ magnétique qui, sur Terre, nous protège, des rayonnements solaires.
De plus, comme pour les autres planètes jusqu’à maintenant étudié, elle ne contient pas d’eau sous forme liquide et enregistre des températures extrêmes 120°C au soleil contre -180°C à l’ombre.
Si nous voulions terra former la Lune, il nous faudrait produire une atmosphère plus vite qu'elle ne s'échapperait dans l’espace et un champ magnétique autour d’elle. Cette atmosphère devra être produite sur place, à partir de roches lunaires et demanderai donc d’énorme construction avant même que l’on puisse envisager d’y vivre.
Cela prendrait beaucoup d'énergie, de temps et d’argent sans réellement savoir si ça fonctionnerai. Mieux vaut probablement laisser la Lune telle qu'elle est et concentrer nos efforts ailleurs, comme sur Mars.
Mars reste donc notre seule issue
