Un bouclier magnétique pour améliorer l’atmosphère de Mars ?

La NASA propose un bouclier magnétique pour protéger l’atmosphère de Mars. Cette semaine, la Division des sciences planétaires (PSD) de la NASA a organisé un atelier communautaire à son siège social à Washington, DC. Connu sous le nom d' »Atelier Vision 2050 de la science planétaire », cet événement s’est déroulé du 27 février au 1er mars et a vu des scientifiques et des chercheurs du monde entier se rendre dans la capitale pour assister à des tables rondes, des présentations et des discussions sur l’avenir de l’exploration spatiale.

L’une des présentations les plus intrigantes a eu lieu le mercredi 1er mars 2018, où l’exploration de Mars par les astronautes humains a été discutée. Au cours de la conférence, intitulée  » A Future Mars Environment for Science and Exploration « , le directeur Jim Green a expliqué comment le déploiement d’un bouclier magnétique pourrait améliorer l’atmosphère de Mars et faciliter les missions en équipage à l’avenir.

Le consensus scientifique actuel est que, comme la Terre, Mars avait autrefois un champ magnétique qui protégeait son atmosphère. Il y a environ 4,2 milliards d’années, le champ magnétique de cette planète a soudainement disparu, ce qui a provoqué la perte lente de l’atmosphère de Mars dans l’espace. Au cours des 500 millions d’années suivantes, Mars est passée d’un environnement plus chaud et plus humide à l’endroit froid et inhabitable que nous connaissons aujourd’hui.

Les orbiteurs Mars Express et la MAVEN

Cette théorie a été confirmée ces dernières années par des orbiteurs comme le Mars Express de l’ESA et la Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN Mission (MAVEN) de la NASA, qui étudient l’atmosphère martienne depuis 2004 et 2014 respectivement. En plus de déterminer que le vent solaire est responsable de l’appauvrissement de l’atmosphère de Mars, ces sondes ont également mesuré le rythme auquel il se perd encore aujourd’hui.

Sans cette atmosphère, Mars continuera d’être un endroit froid et sec où la vie ne peut pas prospérer. En outre, les futures missions en équipage – que la NASA espère monter d’ici 2030 – devront également faire face à de graves dangers. Au premier rang d’entre eux figurent l’exposition aux rayonnements et le risque d’asphyxie, qui constitueront un danger encore plus grand pour les colons (en cas de tentative de colonisation).

En réponse à ce défi, le Dr Jim Green, directeur de la Division des sciences planétaires de la NASA, et un groupe de chercheurs ont présenté une idée ambitieuse. Essentiellement, ils ont suggéré qu’en plaçant un bouclier dipôle magnétique au point de Lagrange L1 de Mars, on pourrait former une magnétosphère artificielle qui engloberait la planète entière, la protégeant ainsi du vent et du rayonnement solaires.

Naturellement, Green et ses collègues ont reconnu que l’idée pouvait sembler un peu « fantaisiste ». Cependant, ils n’ont pas tardé à souligner à quel point les nouvelles recherches sur les magnétosphères miniatures (dans le but de protéger les équipages et les engins spatiaux) appuient ce concept :

Une structure gonflable pour ce bouclier

« Cette nouvelle recherche est le fruit de l’application de codes complets de physique des plasmas et d’expériences en laboratoire. A l’avenir, il est tout à fait possible qu’une structure gonflable puisse générer un champ magnétique dipolaire de 1 ou 2 Tesla (ou 10 000 à 20 000 Gauss) comme bouclier actif contre le vent solaire. »

De plus, le positionnement de ce bouclier magnétique assurerait que les deux régions où la plus grande partie de l’atmosphère de Mars est perdue seraient protégées. Au cours de la présentation, M. Green et le groupe d’experts ont indiqué que les principaux canaux d’évacuation sont situés au-dessus de la calotte polaire nord, où se trouvent des matériaux ionosphériques à plus haute énergie, et 2) dans la zone équatoriale, où il y a une composante saisonnière à faible énergie qui peut atteindre 0,1 kg/s d’ions oxygène.

Pour tester cette idée, l’équipe de recherche – qui comprenait des scientifiques du Ames Research Center, du Goddard Space Flight Center, de l’Université du Colorado, de l’Université de Princeton et du Rutherford Appleton Laboratory – a effectué une série de simulations en utilisant la magnétosphère artificielle proposée. Ces activités ont été menées au Centre de modélisation communautaire coordonnée (CCMC), qui se spécialise dans la recherche sur la météorologie spatiale, pour voir quel en serait l’effet net.

Ce qu’ils ont découvert, c’est qu’un champ dipolaire positionné à Mars L1 Lagrange Point serait capable de contrer le vent solaire, de sorte que l’atmosphère de Mars atteindrait un nouvel équilibre. À l’heure actuelle, les pertes atmosphériques sur Mars sont équilibrées dans une certaine mesure par le passage de volcans de l’intérieur et de la croûte de Mars. Ceci contribue à une atmosphère de surface d’environ 6 mbar de pression atmosphérique (moins de 1% de celle du niveau de la mer sur Terre).

La colonisation humaine possible

Par conséquent, l’atmosphère de Mars s’épaissirait naturellement avec le temps, ce qui ouvrirait de nombreuses possibilités nouvelles pour l’exploration et la colonisation humaines. Selon Green et ses collègues, cela comprendrait une augmentation moyenne d’environ 4 °C (~7 °F), ce qui suffirait à faire fondre la glace de dioxyde de carbone dans la calotte polaire nord. Cela déclencherait un effet de serre, réchauffant davantage l’atmosphère et faisant fondre la glace de l’eau dans les calottes polaires.

D’après leurs calculs, Green et ses collègues ont estimé que cela pourrait mener à la restauration d’un septième des océans de Mars – ceux qui les recouvraient il y a des milliards d’années -. Si cela commence à ressembler un peu à une conférence sur la façon de terraformer Mars, c’est probablement parce que ces mêmes idées ont été soulevées par des gens qui défendent cette idée même. Mais en attendant, ces changements faciliteraient l’exploration humaine d’ici le milieu du siècle.

« Une atmosphère martienne grandement améliorée, tant en pression qu’en température, qui serait suffisante pour permettre la production d’une quantité importante d’eau de surface liquide, aurait également un certain nombre d’avantages pour la science et l’exploration humaine dans les années 2040 et au-delà « , a déclaré M. Green. « Tout comme la Terre, une atmosphère améliorée permettrait à une plus grande masse terrestre d’équipement de remonter à la surface, de se protéger contre la plupart des rayonnements cosmiques et solaires, d’étendre la capacité d’extraction d’oxygène et de créer des serres en « plein air » pour la production végétale, pour n’en nommer que quelques-unes ».

Ces conditions, ont déclaré M. Green et ses collègues, permettraient également aux explorateurs humains d’étudier la planète de façon beaucoup plus détaillée. Cela les aiderait également à déterminer l’habitabilité de la planète, puisque bon nombre des signes qui indiquaient qu’elle était habitable dans le passé (c.-à-d. de l’eau liquide) s’infiltraient lentement dans le paysage. Et si cet objectif pouvait être atteint en l’espace de quelques décennies, il contribuerait certainement à ouvrir la voie à la colonisation.

Entre-temps, M. Green et ses collègues prévoient examiner les résultats de ces simulations afin de produire une évaluation plus précise de la durée des changements prévus. Il n’y a pas de mal non plus à procéder à une évaluation des coûts de ce bouclier magnétique. Même si cela peut sembler tiré de la science-fiction, cela ne fait pas de mal de faire des calculs !