C’est la gravité qui fera des colons terriens, de vrais Martiens

Le choix de vivre sur Mars ne sera pas anodin. En effet, après un certain temps, du fait principalement de la différence de gravité entre les deux planètes, les humains établis sur Mars risquent d’avoir de sérieuses difficultés à revenir vivre sur Terre. Ce n’est cependant pas une raison suffisante pour renoncer à s’y installer !

Le fait est que la force de gravité ressentie à la surface de Mars, en raison de la masse beaucoup plus faible de la planète (1/10ème de celle de la Terre), est également beaucoup plus faible (accélération de 3,711 mètres /seconde au lieu de 9,80 m/s, soit 0,38g). A noter toutefois qu’elle est beaucoup plus élevée que sur la Lune (dont la masse égale à 1/81ème celle de la Terre, ne génère à sa surface qu’une gravité de 0,16g) ce qui y pose des problèmes d’adaptation beaucoup plus graves.

On pourra lutter contre ce différentiel au point de vue du poids, assez naturellement et facilement, en portant sur soi une masse relativement lourde compensant, en grande partie, la différence. Cela « tombe bien » car il sera toujours utile de se protéger contre le rayonnement cosmique (constant) et les radiations des tempêtes solaires (intermittentes), en portant un survêtement de protection, comme le gilet AstroRad de la société israélienne StemRad. Ce gilet, à mettre par-dessus les autres vêtements, pourrait même devenir un objet de mode sur Mars. Par rapport au projet actuel, on peut concevoir qu’il soit prolongé au niveau de l’arrière du cou par une sorte de spatule courbée qui protégerait le haut de la moelle épinière, le cervelet et se terminerait au-dessus du crane par un disque (comme le haut du corps et la tête d’un serpent naja). Ce survêtement serait porté dans les endroits les moins protégés des radiations et lors des longs déplacements en surface en véhicules pressurisés, un peu comme une sur-veste que l’on enfile lorsque l’on sort de chez soi sur Terre. Bien entendu la compensation du poids se fera aussi par les scaphandres utilisés lors de chaque sortie « à pied » en extérieur (que l’on nomme “ExtraVehicular activity” ou « EVA »)

Reste un problème, celui de faire face à ce qui se passe à l’intérieur du corps du fait de cette faible gravité. Il faut d’abord attirer l’attention sur le fait que la gravité n’est pas la pression (la première est une vitesse de chute verticale s’appliquant à toute masse vers une autre, la seconde est une force isotrope).

On peut lutter relativement facilement contre les différences de pression (considérables sur Mars puisque l’atmosphère est extrêmement ténue – 6,11 millibars – alors que le corps humain est fait pour évoluer dans un environnement de 1 bar), d’abord en augmentant la densité de l’atmosphère des bulles de vie (dômes habitables) tout en gardant une quantité d’oxygène égale aux 21% que l’on trouve dans une atmosphère terrestre au niveau de la mer (on pourrait vivre éventuellement avec un peu moins, comme à la montagne!) et aussi en équipant, pour les sorties à pied, chaque personne d’une combinaison spatiale, de préférence de contention (à « contre-pression » c à d que le scaphandre n’est pas gonflé d’air mais compresse le corps comme une seconde peau, “skintight”). A l’intérieur, avec un débit suffisant d’oxygène (les 21%) on pourrait aisément vivre dans un environnement de pression 0,7 bars (soit celle qui prévaut sur Terre à 3000 mètres d’altitude mais avec seulement 0,7 x 21% d’oxygène) ce qui atténuerait le différentiel de pression de l’intérieur des bases avec le quasi vide extérieur (NB: ce différentiel de pression s’il était “accepté” ne ferait pas exploser le corps qui est maintenu par son enveloppe cutanée – pourvu qu’elle reste fermée – mais provoquerait seulement un certain gonflement).

Alors tout est-il pour le mieux ? Hélas non ! En effet le cœur de chaque personne débarquant sur Mars continuera à pomper le sang dans l’organisme comme il le faisait sur Terre, avec la même force pour lutter contre une gravité beaucoup plus faible. On sera dans la même situation que celle qu’on aurait en vivant constamment allongé sur un plan incliné de 38°. On voit bien que la pression artérielle que devra impulser le cœur à chaque battement pour irriguer le cerveau et aussi pour initier le retour au cœur du sang envoyé vers les pieds (même si la respiration et la pompe musculaire jouent aussi un rôle important dans le processus) sera beaucoup plus faible et la tension effective en début de séjour sur la planète, nettement trop forte (même si elle restera supportable comme l’ont prouvé les séjours en micro-pesanteur dans l’ISS). Dans une telle situation, l’évolution naturelle doit conduire à ce que le corps s’adapte au moindre effort. C’est pour cela que les astronautes de retour sur Terre après un séjour en micro-pesanteur, ne peuvent se tenir debout. On peut penser qu’un séjour sur Mars de 18 mois sera supportable (30 mois si on suppose que les deux voyages de six mois ne soient pas effectués en gravité artificielle) mais qu’en sera-t-il des séjours longs (quatre ou cinq cycles synodiques de 26 mois, ou plus) ? Quelle sera la faculté d’adaptation d’un enfant né sur Mars s’il veut venir vivre sur Terre ? Peut-être pourra-t-il y rester une révolution synodique ou deux mais ne devra-t-il pas rentrer sur Mars pour éviter que son cœur trop sollicité ne s’épuise (à noter que les pertes de masse musculaire et de masse osseuse ne sont pas tout à fait comparables du fait de la possibilité de faire de l’exercice physique pour les contrer mais qu’il sera quand même difficile de les éluder totalement sur le long terme – densité osseuse) ?

Le plus probable, me semble-t-il, est que les Martiens s’adapteront peu à peu à leur environnement gravitaire. Cela implique que leurs facultés d’adaptation à l’environnement terrestre seront à terme nettement réduites, alors que celle des Terriens à Mars sera toujours possible. NB: Symétriquement, nous aurions la même difficulté pour nous adapter à vivre en surface d’une “super-terre” (une planète rocheuse plus massive que la Terre).

Un dernier problème auquel les Martiens devront faire face, c’est le développement de microbiotes séparés à l’intérieur de microbiomes distincts. En effet les contacts physiques entre les populations terrestres et martiennes étant plus rares, les microbes commensaux et parasites du corps humain auront tout le “loisir” de se différencier…différemment sur chacune des planètes. Si aucune précaution n’est prise, chaque arrivée de Terriens tous les 26 mois sera l’occasion de belles épidémies de grippes et autres pathologies microbiennes au sein de la population martienne. Il faudra donc faire face à cette difficulté. Des quarantaines et des vaccins devront être imposés strictement. Dans le sens Mars / Terre, la vulnérabilité des martiens sera de plus en plus grande compte tenu du véritable “bouillon de culture” que constituera l’immense et très riche biosphère terrienne par rapport à la petite biosphère martienne.

Faut-il pour autant renoncer au projet de créer une colonie sur Mars ? Certes non ! Si les voyages physiques dans le sens Mars/Terre deviennent difficiles aux Martiens, ils pourront toujours y faire un ou deux voyages dans leur vie (sans oublier quarantaine et vaccins!) et échanger continûment avec la Terre en utilisant le chemin des ondes électromagnétiques. Ces échanges seront essentiels pour l’équilibre économique de la société martienne et facteurs d’enrichissement ainsi que d’épanouissement des deux côtés.

A très long terme, l’homme reviendra peut-être à l’idée des îles-de-l’espace imaginées par Hermann Oberth en 1954 et précisées par Gerard O’Neill en 1976. Il pourrait ainsi choisir non seulement son lieu de vie autour du soleil ou d’une étoile voisine mais aussi son climat en fonction de son choix d’exposition à la lumière de son étoile, et sa gravité en fonction de la vitesse de rotation du cylindre habité (on n’évitera pas pour autant la divergence des microbiotes!). Quant à l’homme martien, quelques mutations pourraient intervenir un jour qui lui permettront de vivre davantage en harmonie avec son nouvel environnement, comme celle qui permet depuis 8000 ans aux Tibétains de moins souffrir de l’altitude que les autres homo-sapiens-sapiens* en utilisant mieux son oxygène raréfiée.

Liens:

*“A genetic mechanism for Tibetan high-altitude adaptation” par Felipe R. Lorenzo et al. in Nature, 2014. Lien : http://www.nature.com/ng/journal/v46/n9/full/ng.3067.html

Article sur le gilet Astrorad: https://blogs.letemps.ch/pierre-brisson/?s=astrorad&submit=Go

Articles sur les Iles-de-l’espace: https://blogs.letemps.ch/pierre-brisson/2016/06/07/au-dela-de-mars-les-iles-de-lespace-2/  et semaines suivantes.

Image à la Une : la professeure Dava Newman dans son scaphandre à contre-pression (« bio-suit », MIT). Lien : http://news.mit.edu/2014/second-skin-spacesuits-0918

Pierre Brisson

Pierre Brisson

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l'Association Planète Mars (France), économiste de formation (Uni.of Virginia), ancien banquier d'entreprises de profession, planétologue depuis toujours.

4 réponses à “C’est la gravité qui fera des colons terriens, de vrais Martiens

  1. L’homme respire une atmosphère à 1 bar dont 21% est de l’oxygène, le reste étant principalement de l’azote qui ne nous sert à rien. Bref, ce qui importe au métabolisme, c’est la pression partielle ou quantité d’oxygène dans l’air que nous respirons.
    Nous pouvons nous satisfaire, sans réel problème, d’une pression partielle d’oxygène de 0,15 à 0,3 bar . Au delà de 1,6 bar, on risque des convulsion et en deçà de 0,13 bar, c’est l’hypoxie qui nous guette.
    Du coup, dans un certain intervalle de pression, il suffit de respecter la pression partielle (quantité) d’oxygène pour que l’organisme fonctionne correctement.
    On peut, par exemple, vivre dans une atmosphère à 0,5 bar comportant 42 % d’oxygène. L’intérêt est alors de limiter le différentiel de pression et donc les efforts sur le matériel.

    1. Tout à fait d’accord. C’est pour cela que je parlais de la quantité d’oxygène équivalente aux 21% d’un bar (que l’on a au niveau de la mer). J’indique par ailleurs, plus bas, que l’on peut se contenter d’une pression plus faible pourvu que l’on augmente le pourcentage d’oxygène. Mais merci pour vos précisions concernant les bornes. Par ailleurs on peut quand même dire qu’il vaut mieux ne pas aller jusqu’à une atmosphère d’oxygène pur. Même si cela permettrait de baisser la pression totale (et donc le différentiel avec l’extérieur) on aurait une inflammabilité beaucoup plus grande (c’est l’intérêt d’un gaz neutre comme l’azote).

  2. Où en est-on des combinaison à contre-pression ? En tant que plongeur, je me suis toujours demandé pourquoi on ne testait pas des combinaisons spatiales en néoprène ? Ce serait beaucoup plus souple et confortable que les encombrants scaphandres actuels !

    1. Ces scaphandres sont effectivement très esthétiques et présentent beaucoup d’avantages de maniabilité (cf le lien en bas de cette article vers l’étude du MIT). Cependant il semble aussi qu’ils soient vraiment difficiles à enfiler et beaucoup plus difficiles à nettoyer (la poussière et les microbes peuvent pénétrer les couches de fibres qui les composent). Il y a donc débat actuellement sur les avantages respectifs de ces scaphandres et des scaphandres pressurisés.

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