Sur Mars, les cavernes seront des lieux de Recherche et de Vie
Sur Mars comme sur la Lune, les cavernes sont des endroits privilégiés car ils sont protégés de certaines rigueurs de l’environnement. Ils peuvent recéler des informations sur l’évolution de la planète, qui ont disparu ailleurs. Ils peuvent aussi, éventuellement, offrir des abris pour l’homme. Des études assez précises ont déjà été faites mais on peut espérer davantage. Pascal Lee (encore lui !) a dirigé une de ces études et les a prolongées par un projet d’exploration en utilisant ce qu’il a appelé un « Globe Trotter », c’est-à-dire un « hopper » équipé de ballons protecteurs. Mais il y a d’autres moyens possibles.
Parlons d’abord de ces cavernes.
L’étude que Pascal Lee a dirigée nous dit qu’on a recensé, début 2024, des Potential Cave entrances (« PCE »), cavernes, puits ou fosses, au nombre de 300 sur la Lune et de 1000 sur Mars (ces PCE sont répertoriés dans le MGC3, càd le Mars Global Candidate Cave Catalogue). Il serait utile de savoir le nombre respectif des cavernes, des puits ou des fosses, car la protection notamment contre les radiations n’est évidemment pas la même que l’on soit ou non protégé par un « toit ». Pour mitiger cette observation, il faut cependant dire que certains puits ou fosses peuvent, dans leur fond, donner accès à des tunnels et autres cavités qui pourront être révélés par une étude ultérieure. Par ailleurs, dans cette MGC3, il n’est fait mention que des cavernes recherchées et trouvées dans les zones volcaniques, donc liées à la circulation passée des laves dans le sol (tubes de lave). Or il existe d’autres cavités, plus ou moins importantes qui résultent soit du volcanisme de boue (dans la région d’Acidalia planitia au Nord de Chryse planitia où se déversaient les flux cataclysmiques provenant notamment de Valles Marineris), soit de la mobilisation de glace d’eau imprégnant le sous-sol sédimentaire, libérée par des poussées magmatiques (Hebrus Valles et Hephaestus Fossae).
NB : d’une manière générale et toutes choses étant égales par ailleurs le volume des cavernes sur Mars (moins que sur la Lune) doivent être beaucoup plus importants que sur Terre puisque la gravité est beaucoup moins forte (0,38g au lieu de 1g).
Personnellement les secondes (milieux sédimentaires) me semblent plus intéressantes pour l’évolution prébiotique (ou biotique ?), que les premières à cause du rôle qu’a dû jouer l’eau pour les creuser et de la nature non volcanique des roches au sein desquelles se sont produits les flux (et où ces flux ont pu stagner). Mais les premières (volcaniques) ont pu aussi être humides à la suite des épisodes volcaniques qui les ont créées et il a pu y avoir ensuite des condensations causées par un différentiel de température à proximité des ouvertures. Par ailleurs elles constituent un milieu protégé qui peut avoir conduit à des évolutions différentes des molécules organiques, par rapport à celles qu’on pourra observer en surface. Pour développer ce dernier point, Pascal Lee écrit : « les grottes offrent une protection contre i) les rayonnements ionisants spatiaux provenant de la Galaxie (rayons cosmiques galactiques ou GCR) et du Soleil (événements de particules solaires ou SeP), ii) l’impact du vent solaire, iii) le bombardement micrométéorique et iv) les variations de température diurnes de grande amplitude, tous ces phénomènes atteignant des niveaux biocides pour un environnement terrestre à la surface de la Lune et de Mars. Ainsi, du point de vue de la vie et de sa quête sur d’autres mondes, les grottes de la Lune et de Mars représentent des environnements et des opportunités scientifiques exceptionnels ».
Un bémol sur les cavernes volcaniques est à apporter par l’altitude à laquelle elles se situent. Elles sont en effet dans des zones montagneuses où l’altitude est le plus souvent élevée et cela est a priori défavorable à l’établissement humain puisque plus on s’élève plus la pression atmosphérique est faible et que l’homme aura besoin d’une pression aussi élevée que possible pour se protéger des radiations et utiliser la portance qu’elle génère pour ses drones. Mais il existe cependant quelques puits volcaniques dans les parties basses des volcans, le plus notable étant « Emily », un ATP (Atypical Pit Crater) situé à -1120 m sous datum, sur le flanc Nord du massif du volcan Elysium. Cette altitude est moins favorable que celle du cratère Jezero (mission Perseverance, avec Ingenuity, -2500 mètres) mais identique à celle du cratère Gale (-1500 m) et meilleure que celle de Noctis Landing (-400 m). Cependant, comme nous l’avons vu la semaine dernière, le multicoptère Mars Chopper (qui peut monter à 1500 m) pourrait voler dans l’environnement de Noctis Landing, il pourrait donc voler dans celui d’Emily (photo ci-dessous).
Les modes d’exploration
L’exploration pourra se faire par des hommes équipés pour la circonstance. Pascal Lee a mené une campagne de simulation sur Terre pour étudier cet aspect (le NASA Haughton-Mars Project (HMP). Le HMP a été créé en 1997 et a fait l’objet de plusieurs campagnes de simulation dans le cratère d’impact de météorite Haughton, situé sur l’île Devon, dans Arctique canadien (considéré comme un analogue pour la Lune et Mars). Il en a sorti un système de protection et d’auto-éclairage de la combinaison.
Mais aujourd’hui, on peut imaginer que, pour des raisons de sécurité, la reconnaissance intérieure des cavernes et puits soit menée par des robots humanoïdes de type Optimus, fonctionnant en téléopération avec une marge de plus en plus grande d’autonomie grâce au développement de l’Intelligence Artificielle. Cela supposerait probablement une chaîne de relais émetteurs/récepteurs disposés sur les bords et au fond du puits et éventuellement dans les circonvolutions de la caverne.
Une autre possibilité est un système de drones protégés par des ballons gonflés protecteurs mais qui pourraient aussi être propulsés. Ce sont les « globe trotters » imaginés par Pascal Lee. Ces appareils pourraient ainsi rebondir sur le sol ou le plafond des cavités, éventuellement se propulser grâce à de petits réacteurs situés entre les ballons et bien sûr recevoir des ordres et transmettre les données recueillies. Ils seraient équipés de LiDAR (une technologie de télédétection qui utilise des faisceaux laser pour mesurer des distances et des mouvements précis en temps réel).
Un dernier système serait un autre système de drones (propulsion par hélices) enfermés dans une sphère de protection grillagée qui leur permettrait de voler un peu partout (mais ils seraient tout de même équipés d’un radar à ultra-sons type « chauve-souris » ou LiDAR, lasers, comme ci-dessus) tout en étant protégés par leur sphère.
Si l’intérêt de ces puits sur le plan scientifique est évident, leur intérêt pour l’habitat l’est surtout pour fournir une protection contre les radiations, les micrométéorites et les températures très froides de la nuit (plus basses dans les grottes que dans les puits). Ce n’est pas négligeable. On n’a pas vraiment d’idée concernant l’irrégularité du sol et des parois à l’intérieur des grottes. Ce qu’on peut dire aujourd’hui (avant exploration), c’est que l’humidité sur Mars étant beaucoup plus faible que sur Terre, les stalactites et stalagmites doivent être beaucoup moins développés, surtout dans les cavernes récentes. NB : La dernière manifestation volcanique sur la planète date de seulement 53.000 ans (massif d’Elysium), époque où l’aridité était extrême.
Dans l’optique de cet article, deux autres sites seraient à explorer le plus vite possible, outre l’exploration du volcan Noctis suggérée la semaine dernière : le puit Emily (sus-mentionné) au pied d’Elysium, et un puit avec prolongement de tunnel, en terrain sédimentaire, dans la région d’Hebrus Valles. Pour accéder à ces zônes, considérées comme susceptibles de pouvoir abriter une vie martienne, il nous faudrait une dispense de l’Autorité de protection planétaire américaine. Mais si Donald Trump est toujours président des Etats-Unis, ou si son fils spirituel, JD Vance, y est parvenu, il n’y aura aucun problème pour l’obtenir.
Photo d’Hebrus valles. On voit les écoulements de surface et les effondrements correspondant à des circulations en sous-sol.
Maintenant, un peu de science-fiction !
Nous sommes en 2060. Après les vols robotiques exploratoires et une ou deux missions habitées, l’homme a décidé de créer une première base permanente. Il a choisi de le faire à l’altitude la plus basse possible, dans le puits Emily. Une tour a été érigée au centre de cette formation légèrement ovale dont le diamètre le plus large est d’environ 350 mètres, tandis que le diamètre étroit fait environ 250 mètres. La tour porte des antennes de télécommunications qui permettent de joindre un satellite en orbite géostationnaire et de là, tout un réseau, sans oublier la Terre. Elle porte aussi une plateforme à laquelle on peut accéder par ascenseur, sur laquelle se trouvent divers engins volants, multicoptères ou hoppers, pouvant transporter une ou deux personnes ou des équipements, pour environ 150 kg masse. De la plateforme jusqu’au bord du cratère où il est solidement et hermétiquement ancré, s’étend un vélum, sorte de toile d’araignée si l’on en juge par les nervures diamétrales et circulaires qui la structurent. Elle est en mylar et doublée, laissant un espace de quelques 40 cm entre les deux couches. La masse est importante car cet espace est rempli d’eau liquide ou glacée (déversée par le haut de la tour lorsque nécessaire) selon l’heure et la saison (autour de 700 pascals en moyenne, elle peut descendre à 500 ou remonter à 800).
La pression intérieure est variable pour contrer les variations de la pression extérieure. Elle ne contient que peu d’oxygène car la production de ce gaz est coûteuse, mais suffisamment d’argon ou d’azote (moins rares sur Mars). Ce ne sont que les bâtiments qui sont strictement pressurisés à 0,5 bars avec 42% d’oxygène (pour en avoir autant que sur Terre). L’intérêt de l’eau entre les deux couches du velum est évidemment de faire écran aux radiations particulaires solaires (protons). Par ailleurs la couche supérieure de mylar est enduite d’une couche réfléchissante qui renvoie dans l’espace l’essentiel des rayons Uv. Au fond du puits, plusieurs bâtiments ont été construits, habitats ou ateliers, pressurisés. Chacun est porteur d’un toit épais, toujours dans l’idée de bloquer la pénétration des radiations à l’intérieur. Ils sont reliés entre eux par des passages viabilisés et sécurisés (au cas où il y aurait une perforation du velum). Mais le sol non construit a été planté de végétation (du type de celle qui pousse sur Terre en haute altitude, elle survit tant bien que mal sauf dans les bulles de serres agricoles, sérieusement viabilisées). La lumière parvenant au fond est évidemment moins puissante qu’en surface (d’autant qu’elle est atténuée par le velum), mais les parois du puits ont été revêtus d’un enduit réfléchissant qui permet d’en recueillir le plus possible, par réflexion, et dans les constructions des tubes alimentés par des lentilles de Fresnel (procédé « Sun tunnel » de Velux) parvient par un jeu de miroirs à transmettre cette même lumière captée en surface. Un petit lac, protégé, sert de réserve d’eau avec des compartiments isolés pour la pisciculture.
Pour accéder à l’extérieur du puits, un ascenseur a été créé dans la roche un peu en dehors (on y accède par un tunnel à partir du fond du puits). Il est entouré d’un escalier de secours. Il conduit en surface à toutes sortes d’ateliers non pressurisés, pour les productions diverses, à la centrale nucléaire d’énergie et au puits d’extraction d’eau car par chance on a découvert une poche de glace, comme au voisinage de Noctis Landing. L’astroport est à quelques km. On peut en cas de nécessité y accéder à pied mais des rovers non préssurisés (ou pressurisés) sont disponibles, les pressurisés étant reliés par sas au bâtiment qui contrôle l’arrivée de l’ascenseur). Les pressurisés permettent notamment d’aller rendre visite aux trois autres PCE qui se trouvent dans un rayon de 5 km, sans que les passagers aient besoin de revêtir un scaphandre (ils le font quand même par sécurité). Ces PCE ont également été équipés pour que l’homme puisse y vivre (la redondance est un gage de sécurité !). Partout circulent des robots humanoïdes Optimus, porteurs ou non des outils avec lesquels ils doivent effectuer leur tâche. Les hommes sont rares car ils sont derrière leurs écran ou dans leurs salles de sports. Mais quelques-uns, comme toujours, ont eu besoin ou envie de sortir. Le ciel est ocre comme la roche mais avec le temps les nouveaux Martiens ont pu s’habituer à discerner toutes leurs nuances et leur beauté. La vie est belle !
Illustration de titre: à gauche, trouée (skylight) dans un tube de lave, Pavonis Mons ; puits « Jeanne », Arsia Mons (150 mètres de diamètre et au moins 175 mètres de profondeur); puits jumeaux, Tharsis. Comme vous pouvez le constater, les profondeurs de puits sont très variables.
Liens :
https://t.ly/qwV8Z
https://air-cosmos.com/article/des-drones-pour-observer-les-grottes-sur-mars-et-sur-la-lune-403
https://en.wikipedia.org/wiki/Caves_of_Mars_Project
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023JE007770
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Index L’appel de Mars 25 03 20
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7 réponses
derniere eruption volcanique 53 000 ans :tres recent.D autres pourraient survenir accompagnees de forts seismes…et les seismes atteignent deja 5 degres sur l echelle de Richter actuellement … Personnellement je prefererais habiter en surface dans des structures prevues a cet effet….
Mars a connu une circulation d’eau il y a quelques milliards d’années. Dès lors tout dépend de l’intensité de l’action d’érosion de ravinement, bref des circonstances et aussi de la durée de cette phase humide. En plus de la moindre gravité, cela dépend aussi de la nature du sol qui se prête plus ou moins à la formation de grottes (roches plus ou moins tendres, force de l’écoulement, karst). Ces paramètres auront aussi une influence sur l’aplanissement du sol. Les gens qui arriveront sur Mars seront dans l’angoisse surtout s’ils voient tomber des cailloux, assistent à des tempêtes, ont des difficultés pour communiquer avec la terre, constatent des oublis dans leur matériel. Une phase d’aménagement de ces cavités semble très nécessaire pour le confort et la sécurité des humains et l’installation de matériel préalablement à leur venue. Les grottes signifient plus de sécurité, une meilleure conservation de la chaleur artificielle voire un accès plus facile à des minerais utilisables. Oui, leur « toit » peut s’écrouler lors d’un tremblement de Mars mais on peut espérer qu’il resterait des cavités préservées comme lors des accidents de mines sur terre. Elles sont intéressantes dans les premiers temps de l’arrivée de cosmonautes. Les installations non enterrées connaîtraient de sacrées paniques si des fuites se produisaient et pire, si les fissures ne sont pas détectées rapidement, si leur matériau se révèle destructible de façon inattendue. Ce qui est construit par l’homme est sujet à des fragilités imprévues. Un astéroïde tombant lors d’un tremblement du sol? Il n’y aurait que deux plaques tectoniques sur Mars ce qui limite les lieux dangereux. L’essentiel est de déterminer à l’avance quelle serait la grotte la plus sécurisante, la plus aménageable, la plus facile d’accès. Vous prépariez un dirigeable, il aurait ici encore une grande utilité. Mais un ingenuity très amélioré (qui semble déjà à l’étude à la Nasa) serait plus maîtrisable car capable de lutter contre le vent avec plus de force (moins de prise). Et pourquoi pas un rover en mesure d’évoluer sur un sol accidenté et parachuté aux environs d’une entrée qui aurait semblé prometteuse ou bien le Mars Chopper ? Il faudra évaluer la fréquence des bombardements météoritiques qui mettraient en danger les antennes ou alors les installer à proximité de grottes où elles pourraient être abritées avant destruction totale, surtout si on peut prévoir l’arrivée de pierres (chose que l’on tente déjà de faire sur terre). Peut-on avoir des certitudes sur le danger des chutes de cailloux et la force destructrice des vents? Se pourrait-il aussi qu’il reste des poches d’air, emprisonnées dans le sol?
Le successeur d’Ingenuity est déjà dans les cartons de la NASA. Ce sera le « Mars Chopper », avec une capacité d’emport bien supérieure à Ingenuity.
La chute des météorites sera un vrai problème à cause de la ténuité de l’atmosphère. D’où effectivement l’intérêt d’avoir des bases enterrées plutôt que construites en surface.
Les poches d’air, il ne faut pas y compter. Elles ne pourraient venir que d’épisodes volcaniques maintenant très éloignés dans le temps.
Par ailleurs, en surface le vent ne peut avoir « de force destructrice » car la ténuité de l’atmosphère réduit considérablement la force de l’impact ou l’effet d’entrainement (le ressenti d’un vent de 300 km/h ne serait que de 30 km/h).
Non, il n’y a pas de relief karstique sur Mars car il n’y a pas de calcaire. Ceci dit, les cavités en terrains non-volcaniques peuvent provenir de volcanisme de boue (Acidalia Planitia) ou de cheminements d’eau dans un terrain sédimentaire relativement meuble (Hebrus Valles).
Vraiment le séjour sur Mars sera dangereux. Certainement à cause de la proximité de la ceinture d’astéroïdes autant que par la faiblesse de l’atmosphère qui n’en arrête pas beaucoup.
https://science.nasa.gov/mission/mars-reconnaissance-orbiter/stories/
Oui le séjour sur Mars sera dangereux. Mais il n’y a pas d’autres possibilités pour l’homme de sortir de son berceau. Alors, il faudra beaucoup vivre à l’intérieur des bases (bien protégées) et agir à l’extérieur surtout via Optimus interposés (en les commandant en direct par téléopération).
CONCLUSION :
vu que c’est l’argent qui mène le monde des humains, vu que le projet de séjourner sur MARS n’augure que trop peu de rentabilité ou d’espoir pour sauver la race humaine et pourquoi pas nos amis les animaux, ne vaudrait il pas mieux s’intéresser à l’une des planètes découvertes par KEPLER , certes plus éloignées mais qui semblent plus prometteuses au vu de la diversité et du mystère « » liés aux teintes de leurs atmosphères » » »…………………….est ce qu’avec l’aide de l’ IA est il possible que les solutions pour l’élaboration d’un vaisseau et son « » » mode de propulsion révolutionnaire » » » » puissent naître dans la tête d’ingénieurs ingénieux : vu l’accélération du réchauffement climatique et ses conséquences, qui ne sont encore qu’à leurs débuts, il est urgent, très urgent, d’aller s’installer sur une autre planète en mettant immédiatement toutes les chances du côté des pionniers humains qui y débarqueront………….
Le problème c’est qu’on peut théoriquement envoyer une mission habitée sur Mars mais qu’on ne peut absolument pas envisager d’aller (physiquement mais aussi robotiquement) sur les planètes du système Kepler-90! la raison est qu’aucun mode de propulsion aujourd’hui connu ne nous permettrait d’aller à 2830 années lumière de notre système solaire.