L'intérêt humain pour Mars a considérablement augmenté au cours des dernières décennies. En plus des huit missions actives qui se déroulent actuellement sur ou à proximité de la planète rouge, sept autres modules robotiques, rovers et orbiteurs seront envoyés sur Mars d'ici la fin de la décennie. D'ici les années 2030, plusieurs agences spatiales prévoient de déployer des missions habitées à la surface.
De plus, il y a encore pas mal de volontaires prêts à aller sur Mars dans un sens, et des gens qui préconisent d'en faire notre deuxième maison. Toutes ces propositions attirent également notre attention sur les dangers qui guettent les gens sur Mars. Outre l'environnement froid et sec, le manque d'air et les tempêtes de sable géantes, il y a aussi le problème des radiations.
D'où vient le rayonnement sur Mars?
Mars n'a pas de magnétosphère protectrice comme la Terre. Les scientifiques pensent qu'à un moment donné, il y avait des courants de convection dans le noyau de Mars, créant un effet dynamo qui a déclenché un champ magnétique planétaire. Mais il y a environ 4,2 milliards d'années - apparemment en raison d'une collision avec un gros objet ou du refroidissement rapide du noyau - cet effet dynamo a disparu.
En conséquence, au cours des 500 millions d'années qui ont suivi, l'atmosphère de Mars s'est lentement évaporée par le vent solaire. En raison de la perte de champ magnétique et d'atmosphère, la surface de Mars est exposée à des niveaux de rayonnement beaucoup plus élevés que la Terre. Et en plus d'une exposition constante aux rayons cosmiques et au vent solaire, Mars est exposée à des doses mortelles de rayonnement stérilisant avec des éruptions solaires.
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Comment la recherche s'est-elle déroulée?
En 2001, la NASA a envoyé le vaisseau spatial Mars Odyssey sur Mars, équipé d'un instrument spécial MARIE (Martian Radiation Experiment), censé mesurer le niveau de rayonnement autour de Mars. Comme Mars a une atmosphère plutôt mince, le rayonnement enregistré par Mars Odyssey aurait dû être presque le même qu'à la surface.
En 18 mois de fonctionnement, la sonde Mars Odyssey a détecté un rayonnement permanent dont le niveau est 2,5 fois supérieur au niveau de la Station spatiale internationale - 22 millirad par jour, soit 8000 millirad (8 Rad) par an. Le vaisseau spatial a également enregistré deux événements de protons solaires dans lesquels les niveaux de rayonnement ont atteint 2000 millirads par jour.
En comparaison, les habitants des pays développés sont exposés à une moyenne de 0,62 Rad par an. Et bien que la recherche ait montré que le corps humain peut supporter une dose allant jusqu'à 200 rad sans aucun dommage, une exposition prolongée aux rayonnements de niveau martien peut entraîner toutes sortes de problèmes de santé - maladie aiguë des radiations, risque accru de cancer, dommages génétiques et même la mort.
Par conséquent, la NASA et les autres agences spatiales adhèrent à une stratégie de risque minimum lors de la planification des missions.
Solutions possibles
Les premiers visiteurs sur Mars devront certainement faire face à des niveaux accrus de rayonnement à la surface. De plus, toute tentative de colonisation de la planète rouge nécessitera également des mesures pour minimiser l'impact. Plusieurs solutions existent déjà, à court et à long terme.
Par exemple, la NASA entretient plusieurs satellites qui étudient le soleil, l'environnement spatial dans tout le système solaire et suivent les rayons cosmiques galactiques dans l'espoir de fournir une meilleure compréhension du rayonnement solaire et cosmique. En outre, l'agence recherche les meilleures options pour protéger les astronautes et l'électronique.
En 2014, la NASA a lancé le Reducing Galactic Cosmic Rays Challenge, une compétition intense avec un prix de 12 000 $ qui récompensera les meilleures idées pour réduire l'impact des rayons cosmiques galactiques sur les astronautes. Après le premier concours en avril 2014, un autre a suivi en juillet avec un prix total de 30 000 $ pour des idées liées à la défense active et passive.
En ce qui concerne les séjours de longue durée et la colonisation, quelques idées supplémentaires ont fait surface dans le passé. Par exemple, comme suggéré par Robert Zubrin et David Baker dans le plan de mission Mars Direct, des habitations peuvent être construites directement dans le sol, ce qui constituera un bouclier naturel contre les radiations.
Il a également été proposé de créer des modules gonflables enfermés dans des céramiques créées à partir du sol martien. Ce plan reposera sur une technique d'impression 3D connue sous le nom de «frittage», où le sable est converti en matériau fondu à l'aide de rayons X.
MarsOne, une organisation à but non lucratif qui promet de coloniser Mars dans les prochaines décennies, offre sa propre option pour protéger les colons martiens des radiations. L'organisation a proposé d'intégrer le blindage dans le module de vaisseau spatial, de véhicule et d'habitation de la mission. En cas d'éruption solaire, si la protection ne suffit pas, ils proposent de créer un abri anti-rayonnement dédié (situé dans un réservoir d'eau creux) à l'intérieur de leur Mars Transit Habitat.
Mais la proposition d'atténuation la plus radicale consiste à redémarrer le noyau de la planète pour restaurer sa magnétosphère. Pour ce faire, nous devons liquéfier le noyau externe afin qu'il puisse à nouveau convecter autour du noyau interne. La bonne rotation de la planète commencera à créer un effet dynamo et un champ magnétique sera généré.
Selon Sam Factor, étudiant diplômé du département d'astronomie de l'Université du Texas, il existe deux façons de procéder. Le premier consiste à faire exploser une série d'ogives thermonucléaires près du noyau de la planète, et le second est d'envoyer un courant électrique à travers la planète, produisant une résistance dans le noyau qui va chauffer.
Des scientifiques du National Institute of Synthesis Science (NIFS) au Japon ont mené une étude en 2008 qui envisageait la possibilité de créer un champ magnétique artificiel autour de la Terre. Constatant que l'intensité du champ magnétique a chuté de 10% au cours des 150 dernières années, ils ont préconisé la création d'anneaux supraconducteurs autour de la planète, qui pourraient compenser les pertes futures.
Avec quelques changements, un tel système pourrait être adapté pour Mars. Cela créera un champ magnétique qui peut aider à protéger la surface de certains des rayonnements nocifs. Et si les terraformeurs peuvent créer une atmosphère sur Mars, un tel système la protégera également du vent solaire.
Enfin, une étude réalisée en 2007 par des chercheurs de l'Institut de minéralogie et de pétrographie en Suisse a montré à quoi ressemble le noyau de Mars. À l'aide d'une caméra diamantée, les scientifiques ont pu reproduire les conditions de pression sur les systèmes fer-soufre et fer-nickel-soufre qui correspondent au centre de Mars.
Ils ont découvert qu'à des températures du noyau martien (environ 1227 degrés Celsius), le noyau interne serait liquide, mais l'extérieur serait légèrement solidifié. Ceci est très différent du noyau terrestre, dans lequel la solidification du noyau interne libère de la chaleur, ce qui maintient le noyau externe en fusion, créant ainsi un effet dynamo et un champ magnétique.
L'absence d'un noyau interne solide sur Mars signifierait qu'un jour le noyau externe liquide aurait dû avoir une source d'énergie différente. D'une manière ou d'une autre, cette source s'est asséchée et le noyau externe s'est solidifié, mettant fin à l'effet dynamo. Cependant, leur étude a également montré que le refroidissement de la planète pourrait conduire à la solidification du noyau à l'avenir, car soit des solides riches en fer tomberaient au centre, soit des sulfures de fer cristalliseraient dans le noyau.
En d'autres termes, le noyau de Mars pourrait un jour devenir solide en chauffant le noyau externe et en le fondant. Combiné à la propre rotation de la planète, cela générera un effet dynamo qui déclenchera à nouveau le champ magnétique de la planète. Si cela est vrai, alors la colonisation de Mars et sa vie en toute sécurité seront une question de temps - il faudra attendre que le noyau se cristallise.
Il n'y a pas d'autre moyen. À l'heure actuelle, le rayonnement à la surface de Mars est assez dangereux. Par conséquent, tout futur vol vers la planète tiendra compte de la radioprotection et des contre-mesures. Et tous ceux qui restent longtemps sur Mars devront soit s'enfouir plus profondément dans la terre, soit se protéger du soleil et des rayons cosmiques.
Mais la nécessité est la mère de l'invention, n'est-ce pas? Et puisque nous devons commencer à coloniser d'autres mondes, si nous voulons survivre en tant qu'espèce, nous devrons recourir à des solutions innovantes.
ILYA KHEL
