Mars. 2035. A cause d’une violente tempête de sable, l’équipage d’Ares 3 est obligé de renoncer à sa mission et d’évacuer en urgence. Mais l’un des astronautes, Marc Watney (Matt Damon), est touché par un débris. Tenu pour mort, il est en fait vivant. Et condamné à rester coincé sur la planète rouge…

Pour le plus grand plaisir des amateurs de défis scientifiques, tout le film de Ridley Scott, “Seul sur Mars” (en salles le 21 octobre) est une succession de problèmes de science et d’ingénierie que le protagoniste met toute son énergie à résoudre pour survivre.

Une succession de défis scientifiques

Comment faire pour prolonger une mission faite pour durer seulement 31 jours sur une planète hostile ? Avec quelle source d’énergie prolonger l’autonomie du rover ? Peut-on cultiver quelque chose sur cette terre désespérément sèche et glacée ? Comment fabriquer de l’eau (même si l’on sait aujourd’hui qu’il y a de l’eau liquide sur Mars) ? Quel matériel détourner pour rétablir le contact avec la Terre ?

Une à une, ces questions viennent assaillir l’astronaute, tantôt accablé, tantôt euphorique, mais toujours drôle – c’est l’une des bonnes surprises du film. Et laborieusement, il s’attelle à les résoudre à grand renfort de calculs, de formules chimiques et de bricolage à la MacGyver. C’est une autre bonne surprise: la complexité scientifique n’est en rien éludée. Au contraire, elle se trouve au cœur du film. Toute la trame de l’histoire, tous les rebondissements sont précisément basés sur les défis techniques.

La NASA elle-même a établi une liste de faits présents dans le film qui correspondent à la réalité des recherches en matière d’exploration de la planète rouge. En voici quelques exemples.

Le site d’atterrissage

Voici Acidalia Planitia, l’endroit où les missions Ares 3 et Ares 4 atterrissent dans le film, photographié en mai dernier par Mars Reconnaissance Orbiter, un engin d’observation lancé en 2005 par la NASA. Situé dans le secteur sud-ouest du cratère Schiapparelli, une cavité de 460 km de large proche de l’équateur martien, les scientifiques de la NASA estiment que ce site est couvert d’un mètre de poussière.

C’est, en vérité, le genre d’endroit que les astronomes évitent de choisir pour y atterrir, car la température y est inconstante, et la morphologie du terrain, cachée par la poussière. En revanche, comme dans le film, Acidalia Planitia se situe bien à une distance accessible de Pathfinder, la sonde spatiale qui a rejoint Mars en 1997 avec son atterrisseur Sojourner.

L’habitat des astronautes sur Mars

(Glisser le curseur pour dévoiler – Ph. Twentieth Century Fox/NASA)

Dans le film, les astronautes vivent dans un habitat artificiel appelé Hab (à gauche). La NASA, elle, a élaboré HERA (à droite), un environnement auto-suffisant qui simule l’habitat dans l’espace profond. Ses deux étages comprennent des espaces de vie et de travail, un module pour l’hygiène personnelle, et un sas. Des astronomes y testent la vie en collectivité par tranches de 14 jours (qui bientôt seront amenés à 60 jours) afin de simuler l’isolation qu’impliquent les missions spatiales, par exemple avant un séjour dans la Station spatiale internationale (ISS).

Les combinaisons

(Glisser le curseur pour dévoiler – Ph. Giles Keyte/NASA)

Mark Watney (à gauche) passe de nombreux “sols”, les jours martiens (24h 39′ environ), à travailler ou à marcher dans sa combinaison spatiale : elle doit être flexible, confortable, et fiable. Les prototypes de combinaisons Z-2 (à droite) et Prototype eXploration Suit, développées par les ingénieurs de la NASA mêlent tissus et matériaux composites rigides afin de réaliser le meilleur compromis entre durabilité et flexibilité.

L’un des défis principaux sur Mars serait de s’accommoder de la poussière, qui pourrait s’infiltrer dans les vaisseaux spatiaux après une balade sur le sol rouge. Les nouvelles combinaisons comprennent donc un système d’enfilage particulier qui permet de les ranger à l’extérieur du vaisseau et à l’astronaute de se glisser directement dans celles-ci quand il quitte le vaisseau.

Les serres cultivées

(Glisser le curseur pour dévoiler – Ph. Peter Mountain/NASA)

Même la plus rapide des livraisons express ne pourrait pas amener de la nourriture sur Mars en moins de… neuf mois : les astronautes seront donc obligés de faire pousser des plantes pour se nourrir.

Dans “Seul sur Mars”, Watney fait preuve d’ingéniosité en transformant le Hab en une ferme autonome et fait de la pomme de terre la base de son alimentation (à gauche). Aujourd’hui, dans l’orbite terrestre basse, la laitue est la culture la plus abondante de l’espace. A bord de l’ISS, sous des lumières rouges, vertes et bleues, le système Veggie produit des laitues en “oreillers”, des sachets de tissu mèche contenant du terrain de culture et des fertilisants. Les astronautes les récoltent ensuite, comme le fait Kjell Lindgren (photo de droite) avec la laitue romaine rouge — considérée comme une avancée majeure par la NASA, qui vise maintenant à multiplier les cultures dans l’espace pour mieux sustenter son personnel.

Le véhicule d’exploration

(Glisser le curseur pour dévoiler – Ph. Giles Keyte/NASA)

Pour profiter au maximum de leur séjour sur Mars (au moins un an par mission), les astronautes devront utiliser des rovers pour explorer des zones distantes de leur base. Celui de Watney voyage en long et en large sur la surface martienne et subit quelques modifications peu orthodoxes au cours du film.

De son côté, la NASA se pare à toute épreuve avec le Multi-Mission Space Exploration Vehicle (véhicule d’exploration spatiale multi-mission, MMSEV). Versatile, il pourrait, à l’avenir, être employé à la fois sur des astéroïdes, sur Mars et sur ses lunes. Il est doté de six roues qu’il abandonne en cas de crevaison, protège des radiations et permet une entrée et sortie rapides.

Ce qui se prépare vraiment sur Mars

Dans les années 2030, une mission internationale emmènera des hommes sur Mars  ! Le message est scandé depuis le début du siècle des deux côtés de l’Atlantique par les agences spatiales américaine et européenne… Mais il manque l’essentiel : le financement. Pour l’instant, seules les sondes automatiques d’ExoMars pour l’ESA et Mars 2020 pour la NASA sont officiellement lancées, et les investissements colossaux nécessaires au lancement d’une mission habitée ne cessent d’être reportés. « Nous n’avons jamais été aussi avancés sur le chemin d’une mission humaine vers Mars dans toute l’histoire de la NASA », annonçait en septembre dernier Charles Bolden, l’administrateur de la NASA. Rien n’a avancé, donc… Mais la découverte d’eau liquide sur Mars pourrait changer la donne (voir S&V n°1178 p. 138).

—Mathilde Fontez et Fiorenza Gracci

D’après S&V n°1178 (en kiosques le 28 octobre)

 

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• La difficile relève des vols spatiaux habités – S&V n°1162 – 2014 – Parmi les différents nations spatiales, qui a la capacité d’envoyer des hommes dans l’espace ? Et de lancer des modules ? Tour d’horizon.

• Mars, l’affaire de l’eau liquide rebondit – S&V n°1121 (2011) — De petites gouttelettes de boue projetées sur les pieds d’une sonde martienne raniment le débat sur la présence d’eau liquide sur Mars…

• La NASA met le cap sur Mars – S&V n°1113 – 2010 – Même s’il n’y a pas d’agenda officiel, les États-Unis visent une mission habitée vers Mars, peut-être vers la fin de la décennie 2030. L’Europe aussi, tout comme la Chine, l’Inde et le Japon.

 

Voici des décennies que les scientifiques s’interrogent sur les grandes extinctions de masse qui ont, de loin en loin, ponctué l’histoire de la Terre… Depuis que la vie est apparue sur notre planète, il y a environ 3,8 milliards d’années, des catastrophes écologiques majeures ont rebattu les cartes de l’évolution darwinienne, éliminant jusqu’à 90 % des espèces vivantes, avant que de nouveau, la vie ne croisse et embellisse.
Chacun connaît bien sûr la fameuse extinction du « crétacé-tertiaire » qui marque brutalement la fin de l’ère secondaire et inaugure l’ère tertiaire. Il y a 65 millions d’années, 50 % des espèces ont disparues brusquement, dont toutes les espèces de dinosaures, marins, terrestres, aériens, permettant entre autres l’épanouissement des mammifères. D’autres grandes extinctions ont marqué l’histoire de la vie, en particulier celle du Permien-Trias, achevant l’ère primaire et inaugurant l’ère secondaire, voici 250 millions d’années. Une extinction d’une ampleur inouïe : 95 % de la vie marine et 70 % de la vie terrestre auraient disparues.
La cause de ces extinctions massives a longtemps été, pour des raisons évidemment culturelles, considérée comme terrestre : le climat, le volcanisme, la dérive des continents, etc, étaient pointés du doigt par les paléontologues et les géologues.
Puis, dans les années 1970, les astronomes se sont invités dans le débat sur ces extinctions, en proposant, au grand dam des géologues et des paléontologues, des causes… extraterrestres aux grandes extinctions. Explosions d’étoiles proches, irradiant la Terre de rayonnement létaux, chutes d’astéroïdes provoquant tsunamis et bouleversements climatiques, extinction de la lumière solaire par la poussière interstellaire, etc.

Très vite, la chute d’astéroïdes et de comètes sur la Terre a été considérée comme une cause possible de certaines grandes extinctions : des cratères d’impacts, parfois gigantesques, en grande partie usés par l’érosion ont été découverts sur Terre, confortant progressivement la thèse astronomique.
L’extinction de masse la plus célèbre, sinon la plus importante, celle de « la disparition des dinosaures » a été imputée par les astronomes à la chute d’un astéroïde d’une dizaine de kilomètres de diamètre, tandis que les géologues lui préféraient une origine terrestre, le volcanisme géant dit des « Trapps du Deccan ». Aujourd’hui, c’est un mixte des deux hypothèses qui est accepté par nombre de paléontologues…
Les deux grandes extinctions, qui marquent le passage de l’ère primaire à l’ère secondaire et de l’ère secondaire à l’ère tertiaire, ne sont pas les seules connues des historiens de la vie terrestre. De nombreuses extinctions majeures ont ponctué les 500 derniers millions d’années, c’est à dire la période la plus documentée de l’histoire de la vie sur Terre.
Et pour les expliquer… Une équipe de chercheurs américains vient de publier dans les MNRAS (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) une hypothèse fascinante. Michael Rampino et Ken Caldeira disent avoir découvert dans les séries sédimentaires où sont enregistrées la vie et la mort des espèces vivantes, une périodicité de 26 millions d’années. Les grandes extinctions, dont celle du crétacé-tertiaire, interviendraient majoritairement selon ce cycle, tous les 26 millions d’années environ…

Pourquoi ?
Ce cycle, pour Michael Rampino et Ken Caldeira, correspond au passage du Soleil dans le plan galactique… Notre étoile, comme toutes les étoiles de la Voie lactée, tourne autour du noyau de notre galaxie, qui compte environ deux cents milliards d’étoiles et ressemble à un grand disque renflé en son centre. L’orbite du Soleil, distant de 27 000 années-lumière du centre galactique, est couverte en 220 millions d’années environ par notre étoile. Cette orbite n’est pas régulière, mais oscille de part et d’autre du plan galactique, où la densité d’étoiles est la plus forte.

Les chercheurs américains supposent donc que le passage dans le plan du disque galactique provoque d’infimes perturbations gravitationnelles dans le système solaire, des perturbations suffisantes pour « décrocher » de leur orbite les comètes et planètes naines lointaines, celles situées aux confins de notre système planétaire, à une année-lumière environ. Ces comètes et ces astres glacés chuteraient ensuite vers notre étoile, et, de temps à autres, percuteraient notre planète… Pour étayer leur thèse, Michael Rampino et Ken Caldeira croient discerner sur la Terre une augmentation périodique du nombre de cratères d’impacts qui suivrait, aussi, un cycle de 26 millions d’années.
D’autres études devront être réalisées pour conforter ou infirmer cette hypothèse, les planétologues pourraient, par exemple, tenter de découvrir cette périodicité de 26 millions d’années de l’impactisme à la surface de la Lune ou de Mars.
Serge Brunier