La vie humaine et végétale sur Mars

030118

Introduction

1) Présentation rapide de la planète Mars                                                      

 Mars est la quatrième planète du  système solaire par ordre d'éloignement au soleil.

C’est une planète tellurique (en opposition aux planètes gazeuses, planète essentiellement composée de roches et de métal qui possède en général trois enveloppes concentriques ; noyau, manteau, croûte).Mars

 Elle est appelée la "planète rouge" en raison de sa couleur rouge, provoqué par l'oxyde de fer (rouille).

Mars a été nommé par les Romains, en hommage à leur dieu de la guerre à cause de sa couleur rouge et sanglante.

 source image : https://www.canstockphoto.fr/ 

 Animation des deux petits corps qui orbitent autour de la planète Mars

La planète rouge est l'objet le plus brillant du ciel nocturnePhobos et Deimos autour de Mars

Mars a deux petites lunes, Phobos et Deimos.

 Source image : https://fr.wikipedia.org/wiki/Satellites_naturels_de_Mars 

 

                    

Cratère sur Mars

Les cratères d'impact, les mouvements de la croûte et les conditions atmosphériques

(comme les tempêtes de poussière) ont altéré la surface de Mars.

source image:https://www.patreon.com/posts/this-amazing-7112594

 

 

 Problématique : La vie humaine et végétale est-elle envisageable malgré les conditions défavorables sur Mars ?

(cliquer sur les images pour afficher la source et le titre)

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I. Une planète différente de la Terre

1) Caractéristiques (taille, composition, présence d’eau, températures)

 

 Taille :  3 390km (environ la moitié de la Terre)
 Masse :  6,4185× 1023kg (10 fois moins massive que la Terre)
 La gravité :  3,711 m/s2 (soit le tiers de celle de la Terre)
 La durée d’un jour martien :  24h et 40 minutes
 Période de révolution :  environ 687 jours

Température moyenne :

 -65°C (très variable, a déjà atteint -133°C et 17°C lié à l’absence d’océans et d’une atmosphère très faible)

L'atmosphère est la couche de gaz (composée de gaz carbonique, d’argon et d’azote) entourant la planète Mars.

Mars possède des saisons en raison de l'inclinaison de son axe de rotation. Elle est situé à 227,9 millions de km du soleil. Son orbite légèrement elliptique fait que la planète est par moment plus éloignée du soleil que dans l’habitude. Cela affecte la durée des saisons martiennes qui varie.

La surface de Mars est très marquée car la planète est géologiquement morte : elle n’a plus d’énergie interne. De ce fait, les volcans sont éteints ; la surface ne se renouvelle pas, donc les cratères de météores restent très apparents.

L’eau est présente en petite quantité sur la planète sous forme de glace et de gaz. Cependant la présence d’eau liquide a été observé en petite quantité par la sonde Mars Reconnaissance Orbiter en 2015. De nos jours elle n’existe plus de façon permanente. Cela est expliqué par la faible température de la planète et la faible pression atmosphérique.

Eau salée sur Mars

L'eau salée sur Mars photographiée en 2015

source : http://hitek.fr/actualite/nasa-mars-eau_7189

 2) Comparaison entre la Terre et Mars 

a) Similitudes

Mars, est tout comme la Terre une planète tellurique composée d'une croûte, d'un manteau et d'un noyau. L’axe de rotation de Mars est incliné à 25,19 ° ce qui est comparable à l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre qui est de 23,44 °. Le jour martien a une durée, 24h 40 minutes, très proche du jour terrien, 24h. Pour finir Mars a aussi un cycle des saisons, comme la Terre.

Mars et la Terre à la même échelleLa Terre et Mars à la même échelle 

source : http://www.frawsy.com/la-terre-dans-l-univers-mars-la-planete-rouge-a127161602

b) Différences remarquables

Tout d’abord, la Terre est bien plus grande que Mars (rayon mars : 3390 km et terre : 6371 km), et sa masse est plus importante (Mars : 6,39 × 10^23 kg et Terre : 5,972 × 10^24 kg). En conséquence, la gravité de surface de Mars est inférieure à celle de la Terre (Mars : 3,711 m/s² et Terre : 9,807 m/s²).

De plus, les températures entre la Terre et Mars sont très différentes.Mars est plus éloigné du Soleil que la Terre. Et malgré sa couleur rouge et chaude, cette planète a une température moyenne très basse (Mars : -63°C et Terre : 15°C)..

La présence d’eau liquide est également une différence entre Mars et la Terre. En effet, la surface de la Terre est à 70% recouverte d’eau, alors qu’il n’y en a pas sous forme liquide sur Mars.

En outre,le dioxyde de carbone est majoritaire sur Mars alors qu’il ne constitue que 0,025% de notre atmosphère sur Terre. La pression atmosphérique sur Mars est environ 1000 fois plus faible que celle de la Terre.

La principale différence entre Mars et la Terre reste la présence de vie humaine. Pourtant Mars est la planète la plus prometteuse pour une terraformation. En effet, Mars est la planète du système solaire la plus ressemblante à la planète bleue.Toutefois la présence d’eau liquide à la surface est actuellement physiquement impossible. Par contre, en profondeur, où la pression est plus élevée, il est possible qu’il y ait de l’eau liquide.

Posté par Miss viollette à 16:52 - Permalien [#]

II. Le rover explorateur Curiosity

1) Présentation du robot

Le rover Curiosity a traversé l’espace durant huit mois et demi pour aller sur Mars. C’est le robot le plus intelligent et le plus performant jamais envoyé dans l’espace. Il a été envoyé en 2011 par la NASA. Il a nécessité dix ans de travail

Curiosity dans son environnement

Image de Curiosity dans son environnement     

Source : ttps://curiosity.com/

Ce robot est à la fois géologue, chimiste, météorologue et photographe. En effet il est composé de caméra de descente, d’une station météorologique, de détecteurs de radiation, d’un laboratoire d’analyse chimique, d’une caméra type microscope, d'un appareil d’analyse chimique comprenant un chromatographe (la chromatographie est une methode physico-chimique qui sert à séparer les différentes substances présentes dans un mélange ou dans un gaz afin de savoir les différents dosages des différents composés d’un mélange. Ici Curiosity analyse le gaz ) et d’une caméra spectromètre (appareil qui permet de mesurer l’absorbance d’une solution à une longueur d’onde donnée), d’un logiciel très évolué permettant une navigation précise, d’un générateur thermo-électrique (remplaçant les panneaux solaires). Enfin il est alimenté par un générateur nucléaire.

Atterissage de Curiosity sur Mars

Lorsque Curiosity est rentré dans l’atmosphère de Mars, il avait une vitesse de 21000km/h. Il a ensuite déployé un parachute avant de terminer sa descente à l’aide de fusées.

Arrivée de Curiosity sur Mars  Source : https://www.pinterest.fr/pin/169940585910054614/

 A 200m du sol le rover s’est détaché de l’étage porteur. La réception des données s’est fait 14 mins après sur Terre.

 2) Sa mission ; une planète habitable ?

La mission de Curiosity est de découvrir si Mars a disposé de quantités d ‘eau, d’énergie et de ressource naturelles nécessaires à la vie, de trouver des composés organiques. Son but est donc de rechercher si un environnement favorable à l’apparition de la vie a existé. La transmission des données avec la Terre se fait en fin de journée.

Il est 5 fois plus lourd que les robots de la précédente exploration « Mars Exploration Rover ». « Mars Exploration Rover » était une mission double de la NASA composée de deux robots, mise en place en 2003 pour étudier la géologie de Mars. Le but est d’étudier le rôle joué par l’eau dans le passé sur Mars. Ils ont atterri dans deux sites martiens, des sites susceptibles d’avoir conservé des traces d’actions de l’eau dans leurs sols. MER-A qui se nomme Spirit et MER-B qui se nomme Opportunity, ont atterri en 2004 dans deux endroits différents afin de prouver que l’eau s’est écoulée sur Mars auparavant.).

Y-a-t-il déjà eu la présence de vie sur Mars ? L’eau est un élément indispensable à l’apparition de la vie et peut être un premier indice favorable à une hypothétique vie sur mars. La recherche de la vie effectuée par le robot Curiosity nécessite d’abord de trouver la présence d’eau.

  • Par l’intermédiraire de Curiosity les scientifiques auraient trouvé de l’argile autour du mont Sharp de Mars. L’argile est une terre qui se forme sous l’eau et qui peut conserver le matière organique (élément de base de tout les êtres vivants) pendant plusieurs années.
  • Les scientifiques ont aussi remarqué des galets dans une couche de roche, qui se forment habituellement dans un ruisseau. La présence de gravier, issus d’un érronnement ou d’une dégradation d’une roche par l’eau, laisse à penser que des ruisseaux auraient pu coulés en ces lieux.
  • L’analyse de certaines roches fracturées indique qu’elle a contenu de l’eau.

Il faudrait trouver des substances chimique nécessaires à la vie microbienne pour prouver la possibilité d’une vie et que mars aurait pu être un jour habitable.

 

Mars: la Nasa retrace par un panorama le chemin parcouru depuis 2012 par le rover Curiosity

Que de chemin parcouru. La mission de Curiosity, rover martien qui arpente le cratère de Gale, n'est pas encore terminée. Une image panoramique retrace son périple.

http://www.bfmtv.com

 

3) Curiosity en détails ; sa fiche technique

Fiche détaillée de Curiosity

  • MastCam : Caméra de haute définiton qui permet de donner des images stéréographique ( système optique très simple permettait de visionner les clichés doubles et d'éprouver la sensation du relie) et en couleurs de l'environnement. Ainsi que d'observer certains échantillons. 
  • ChemCam : permet d'identifier a une distance de 7mètres les objets qui serait interessants a analyser, pour cela un laser pulvérise une mince couche de matière, dont la composition est évaluée par un spectromètre.
  • Dan : Un émetteur-détecteur de neutrons, dont le rôle est de mesurer la présence d'hydrogène sous la surface du sol, signe de la présence possible d'eau.
  • Rad : Instrument permettant de détecter toutes les particules qui frappent le sol martien, en provenance du soleil ou du rayonnement cosmique.
  • Rems : C'est la station météo du Rover : elle mesure la pression, la température, les vents, et les niveaux de radiation ultra violets.
  • CheMin et SAM son des instruments de curiosity mais ils sont placés a l'intérieur. CheMin : Instrument qui va quantifier et identifier les minéraux présents dans les échantillons de roches collectés par le bras du robotgrace a la diffraction et fluoresence des rayons X. SAM : Ce laboratoire est conçu pour détecter et analyser les matières organiques dans le sol. Il est constitué de 3 instruments, un chromatographe en phase gazeuse, un spectromètre de masse, et un spectromètre lase accordable.

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III. La terraformation

 L’expression de terraformation (« terraforming » en anglais) vient de l’écrivain Jack Williamson qui rédigea en 1942 une nouvelle sur la terraformation dans une revue américaine de science-fiction. La terraformation est un phénomène qui consiste à modifier les caractéristiques naturelles d’une planète afin de la rendre la plus identique possible à la Terre et donc habitable à l’homme.

Certains scientifiques cherchent un moyen de terraformer une planète car ils considèrent que la Terre est de plus en plus menacée par la dégradation de l’environnement ou encore l’augmentation de la population.

Ici, nous allons nous intéresser à l’hypothèse de la terraformation de la planète Mars : la planète rouge surnommé la jumelle de la planète bleue présente des caractéristiques proche de la Terre, elle est donc la planète la plus envisageable à une éventuelle « colonisation ».

Processus de Terraformation

source : http://tpe-terramars.blogspot.fr/p/la-terraformation.html

Terraformer la planète Mars est aujourd’hui, une hypothèse car la science ne possède pas encore de moyens suffisamment avancés pour réaliser ce phénomène.

Tout d’abord, il y a deux changements majeurs pour que la planète rouge puisse être habitable : la reconstruction de l’atmosphère et l’élévation de la température.

 source : http://zeenews.india.com/space/nasas-maven-spacecraft-reveals-how-mars-lost-its-atmosphere-to-space-1991611.html

Représentation de terraformation de Mars

L’atmosphère sur Mars est trop fine et donc impropice à la vie. Le principal moyen de reconstruire une atmosphère dense serait d’importer de l’eau qui permettrait de faciliter les modifications dans l’atmosphère grâce à différentes réactions : 

Réaction de Bosch : CO2 + 2H2 → C + 2H2O. En effet la réaction de l’hydrogène au dioxyde de carbone permettrait de produire de la chaleur, de l’eau et du graphite.

Réaction de Sabbatier : CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O. De même, la réaction de l’hydrogène au dioxyde de carbone permettrait de créer du méthane et de l’eau 

De la même manière, l’importation du méthane permettrait d’établir un effet de serre pour l’atmosphère et augmenter la pression atmosphérique. Par la réaction  CH4 + 4FE2O3 → CO2 + 2H2O + 8FeO, on peut produire du dioxyde de carbone et de l’eau. La réaction pourrait permettre la chaleur des rayons solaires sur Mars.

L’importation d’ammoniac de formule NH3 est une autre hypothèse qui permettrait de densifier l’atmosphère grâce à sa composition en azote (plus de 80%) étant donné que l’ammoniac est un gaz inerte et qu’il est présent dans l’atmosphère terrestre.

Posté par Miss viollette à 16:48 - Permalien [#]

Conclusion

Mars est une planète présentant des caractéristiques similaires à celles de la Terre. Il y a cependant une absence d’eau liquide, qui est un élément favorable et principal au développement végétal. Le manque d’oxygène explique la raison pour laquelle les Humains ne pourraient pas s’implanter directement à même le sol martien. Il faudrait remédier à plusieurs contraintes. La vie humaine et végétale n’est donc pas encore envisageable sur Mars aujourd’hui.

Cependant un futur projet est sur le point de naître d’ici 2030. Il s’agit de la mission « Objectif Mars » où l’on aménagerait une partie du terrain pour y construire une base qui pourra s’étendre petit à petit. Space X développerait un lanceur spatial capable de mettre sur orbite une capsule transportant jusqu'à cent passagers.

 

Représentation théorique de la conquête martienne

Représentation théorique de la conquête de Mars

source : https://www.begeek.fr/surviving-mars-conquete-de-lespace-a-tropico-239497

Posté par Miss viollette à 16:42 - Permalien [#]

Bibliographie

https://fr.wikipedia.org/wiki/Exploration_de_Mars

https://fr.wikipedia.org/wiki/Vie_sur_Mars

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/mars-potentielles-traces-vies-mars-56796/

https://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyde_de_fer

https://www.usinenouvelle.com/article/les-dix-instruments-de-curiosity-pour-traquer-la-vie-sur-mars.N163678

https://fr.wikipedia.org/wiki/Terraformation_de_Mars

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mars_Pathfinder

https://www.futura-sciences.com/sciences/personnalites/aeronautique-alain-souchier-69/

https://www.lexpress.fr/culture/cinema/seul-sur-mars_1727792.html

https://www.planete-astronomie.eu/fr/planete-mars.html

http://www.lemonde.fr/cinema/article/2015/10/20/une-fiction-qui-resiste-presque-a-l-examen-scientifique_4792795_3476.html

https://www.changersoncorps.com/le-regime-pomme-de-terre/

https://france3-regions.francetvinfo.fr/hauts-de-france/picardie/matt-damon-aurait-vraiment-pu-cultiver-pommes-terre-mars-1211857.html

http://www.lemonde.fr/cinema/article/2015/10/20/une-fiction-qui-resiste-presque-a-l-examen-scientifique_4792795_3476.html

Posté par Miss viollette à 16:20 - Permalien [#]
020118

Recherches complémentaires

1) "Seul sur Mars" ; un film réaliste ?

Matt Damon incarne l'astronaute Mark Watney qui est laissé pour mort sur la planète Mars par son équipage suite à une violente tempête. En réalité il a survécu et se retrouve seul face à l'hostilité d'une planète inhabitable. Tout le long du film il fait preuve d'ingéniosité, de patience et de persévérance pour survivre et tenter d'établir le contact avec la Terre. 

"Seul sur Mars est un film américain de Ridley Scott sorti en 2015. Il s'agit d'un film de science fiction pouvant être réaliste, dù en grande partie à l'utilisation des technologies actuelles. Ayant été vu et approuvé par la Nasa, le film laisse échapper tout de même quelques erreurs. Nous allons comparer le film à la réalité.

Tout d'abord la "tempête" qui entraine le départ en urgence du vaisseau a des vents de 300 km/h. Dans l'article "Seul sur Mars " : une fiction qui résiste (presque) à l’examen scientifique rédigé par Le Monde, Alain Souchier (fondateur et vice-président de l'association française Planète Mars, liée à la Mars Society Americaine visant, à permettre l'exploration de la planète rouge) sous-entend qu'un vent de 300 km/h sur Mars n'exerce seulement qu'un vent de 30 km/h sur Terre. Cela est expliqué par une densité de l'atmosphère plus faible que sur Terre. Ainsi cela ne risque pas de menacer une fusée  d'une centaine de tonne.

Matt Damon cultive des patates

De plus le personnage de Matt Damon cultive des patates dans de la fumure. Un régime entièrement composé de patate. Si la pomme de terre est un élément riche en protéine, en fer et en zinc elle peut très vite présenter des carences de vitamines sérieuses. Ensuite La fumure utilisée en tant qu'engrais est une bonne initiative mais cela ne résout pas encore le problème de l'infertilité des terres la planète. 

 source image : https://thecontraryfarmer.wordpress.com/2015/10/28/how-about-a-manure-magazine/

De même Le personnage principal tente également de faire remarcher Pathfinder, une sonde spatiale de type atterisseur réellement développée par la NASA  et envoyée sur Mars en 1997 afin de reprendre le contact avec les terriens. Mais établir la communication serait probablement impossible dù à l'âge de l'attérisseur.

Image associée source : https://www.csmonitor.com/Science/2015/1004/NASA-s-first-Mars-lander-makes-a-cameo-in-The-Martian

Par ailleurs si le retour serait facilité par la faible attraction gravitationnelle de la planète, le film n'évoque pas la problématique de l'attérissage. En effet l'atmosphère martienne étant trop légère ne serait pas en mesure de freiner le véhicule spatial.

 Pour finir on oublie beaucoup de facteurs qui pourraient faire basculer les esprits de n'importe qui de sensé. En effet l'éloignement, l'abandon, la peur de mourir, de manquer de ressources vitales, la peur du danger et surtout la solitude sont à prendre en compte.

 Malgré beaucoup de faits réalistes dans le film de Ridley Scott, le voyage pour Mars reste encore un projet innaccessible dù principalement à nos moyens technologiques encore peu assez développés. Le film n'est donc pas totalement réaliste.

 

2) Expérience

Nous avons décidé de réaliser une expérience en lien avec le film Seul sur Mars en prenant l'exemple de la plantation de pommes de terre. Pour commencer, nous nous sommes axés sur les facteurs de l'eau et de la température pour faire l'expérience car nous n'avons pas eu le matériel nécessaire comme une sonde à oxygène pour étudier le facteur de l'oxygène. Ainsi nous avons voulu observer si des plants de pomme terre pouvaient pousser à des températures différentes à savoir entre 15°C et 22°C (température ambiante) , 3°C et -18°C et sans eau.

Nous avons donc besoin pour réaliser cette expérience de 4 pots, de 4 pousses de pomme de terre, de terreau, d'un verre doseur, d'eau et de coupelles.

Tout d'abord, nous devons mettre dans chacun des pots un peu de terreau dans le fond et y déposer la pousse de pomme de terre par dessus.

 

Ensuite nous recouvrons chacun des pots avec du terreau et on les place dans leur environnement d'expérience : le premier à température ambiante avec eau, le deuxième au réfrigérateur avec eau, le troisième au congélateur avec eau puis un quatrième à température ambiante sans eau.

Par ailleurs, à l'aide d'un verre doseur on verse 30 ml d'eau dans les pots 1,2 et 3, placés sur des coupelles.

  2   3   4 

Voici les résultats de l'expérience après une semaine :

 1 2  3  4                                                                                                                                                                                      

Nous observons donc que pour le pot 1, la pousse de pomme de terre a continué à grandir alors que pour les pots 2, 3 et 4, il n'y a aucun résultat. On peut donc en conclure que pour le moment la pomme de terre ne pousse pas dans un mileu autre que ambiant ni sans eau.

Voici les résulats de l'expérience après deux semaines : 

 1                                          2                                         3                                                4

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 Nous observons donc que la pousse de pomme de terre du pot 1 a vraiment grandi en deux semaines et qu'une legère pousse de pomme de terre est visible pour le pot 2. Contrairement aux pots 3 et 4 qui eux n'ont aucun résultat comme nous pouvons le constater.

En conclusion, d'après cette expérience nous avons pu déterminer que les végétaux comme la pousse de pomme de terre ne sont pas susceptibles de pousser sur la planète Mars à cause de plusieurs facteurs comme l'absence d'eau et les conditions climatiques beaucoup trop faibles (qui se rapprochent plus des températures d'un congélateur même si celles ci ne sont pas assez faibles par rapport aux réelles températures de Mars).

Posté par Miss viollette à 14:16 - Permalien [#]