Partir pour Mars à la recherche du bonheur (2 – satisfactions)

La semaine dernière je vous ai présenté les aspects négatifs qu’entrainerait pour l’homme le choix de vivre sur Mars. Il est certain que si on s’arrêtait là, il y aurait peu de volontaires…mais ce n’est pas le cas. On le voit lorsqu’un projet aussi fou que Mars-One, impliquant des vols sans retour, est plébiscité par des centaines de milliers de personnes. Qu’est-ce donc qui suscite un tel enthousiasme ?

Il s’agit d’abord de participer physiquement à la découverte d’un monde nouveau et je pense que l’homme a dans ses gènes une pulsion de curiosité, de besoin de comprendre, qui concerne tout ce qu’il peut appréhender par sa raison et au plus près, par ses sens. Pendant longtemps, sauf pour quelques esprits particulièrement imaginatifs, audacieux et brillants, (Giordano Bruno, Bernard le Bouyer de Fontenelle), la surface du globe terrestre était le seul domaine possible où pouvait s’exprimer le monde des hommes, les astres n’étant que des objets périphériques appartenant au domaine des dieux et donc par nature, interdits à la vie « ordinaire ». Ce n’est que depuis les derniers siècles et surtout depuis la fin du 19ème (Camille Flammarion, Constantin Tsiolkovski) que l’on pressent une nouvelle vague d’exploration et d’expansion, dans le même esprit qu’à l’époque des Grandes Découvertes, « to boldly go where no man has gone before » (selon les belles paroles introductives de chaque épisode de la saga Star Trek). Dans cette perspective Mars s’impose comme la première étape et comme la première source de satisfaction de ce besoin profond.

Il s’agit ensuite de pénétrer les terres les plus vierges que l’on puisse concevoir. Mars est un monde dont la surface est restée intacte, où très probablement nulle vie « supérieure » (au-delà de l’équivalent des bactéries) ne s’est manifestée jamais. On le voit bien à certaines structures d’apparence fragile restées en équilibre depuis qu’elles ont été formées par les forces primaires de la nature, les volcans, les torrents, les tempêtes, le passage du temps.  Cette possibilité de parcourir ce monde pour la première fois, présente pour beaucoup quelque chose d’exaltant comme de contempler dans le silence les ondulations du sable des grandes dunes de nos désert, leur étendues pierreuses ou leur canyons desséchés (même si leur apparente virginité n’est en fait que la rareté de la présence de l’homme). Le monde de Mars est aride et ses paysages sont austères mais ils sont aussi beaux et grandioses que peuvent l’être ceux de nos grands déserts. On peut se laisser prendre de vertige et de pensées mystiques devant les montagnes du Hoggar ; on ressentira les mêmes appels et les mêmes émotions devant la hauteur des parois du rift immense de Valles Marineris. L’attrait sera considérable pour les habitants d’une planète saccagée, surpeuplée et suractive.

Il s’agit aussi de relever les défis les plus difficiles que l’on puisse se lancer tant sur le plan du caractère que des moyens technologiques. Rien ne sera facile sur Mars mais le simple fait de survivre dans cet environnement extrême sera en soi une réussite extraordinaire, à savourer continûment. L’homme sur Mars aura à sa disposition toutes sortes d’outils, d’instruments, de logiciels et de machines, robotisées ou non, provenant de technologies anciennes aussi bien que nouvelles, qu’il sera constamment incité à améliorer et à développer, plus qu’aucun autre homme resté sur Terre et non sollicité par un environnement aussi exigeant que le sien. Il sera « à la pointe » de la connaissance et du progrès et pourra apprécier et profiter directement de toute amélioration ou nouveauté engendrées par son imagination dans la mesure où (et d’autant plus que) son ingéniosité le lui permettra. En fait, en dehors de l’indisponibilité de machines intermédiaires ou de matières temporairement impossibles à produire sur Mars, ses seules limites seront ses propres capacités intellectuelles et physiques (et le temps nécessaire à se faire livrer un élément manquant depuis la Terre, pourvu qu’il ne soit pas trop massif).

Il s’agit encore de vivre au sein d’une communauté d’exception. Dans sa vie quotidienne le Martien ressentira la fierté et le plaisir de se trouver dans une société de pionniers. La première Colonie martienne sera la fleur de l’élite intellectuelle de la Terre, composée de personnes qui auront été choisies en fonction non seulement de leurs qualifications techniques ou scientifiques mais aussi de leur force de caractère et de leur aptitude à vivre en société. Bien entendu ces qualités ne seront pas génétiquement transmissibles et la qualité de la société évoluera avec les générations mais on peut imaginer que la première sera soucieuse de donner la meilleure éducation à ses enfants et le pourra. Elle sera un modèle pour les suivantes et ce modèle devrait s’imposer compte tenu de la nécessité résultant de tous les dangers environnants. Sur le plan strictement intellectuel, la mission d’éducation sera facilitée par la très haute capacité de tous dans des domaines complémentaires et couvrant tout l’éventail des activités humaines car la présence et l’exercice de ces métiers ensemble sur Mars sera une nécessité pour le maintien et le développement des infrastructures et le bon fonctionnement de la communauté.

Il s’agit enfin de jouir d’une situation extraordinaire, où aucune génération précédente d’hommes ne se sera trouvée, d’être au sommet d’une projection vers le futur et l’infini. Lorsqu’il donnera la vie, le nouveau Martien aura le sentiment de participer à la création d’une nouvelle branche de son espèce, la plus prometteuse et chargée d’espérance. Tous ensemble, ces Martiens auront le sentiment de porter la mémoire de la Terre et, par leur vie même en dehors de leur planète d’origine, d’en être la bouture, la seconde chance potentielle. Ce sentiment pourra être renforcé par l’existence et le maintien sur Mars d’un conservatoire de l’image des trésors de la Terre (fermes de serveurs informatiques, dont la pollution thermique n’aura aucune conséquence négative) et du plus grand nombre possible de ses graines ou semences (Global Seed Vault, comme celui du Svalbard).

Mars sera donc à la fois un immense laboratoire, une arche de Noé, une université, une pépinière d’innovations et de nouvelles entreprises pour les porter et, par la douceur, l’intensité et la qualité de ses relations humaines, une véritable Abbaye de Thélème. Comme toujours dans un choix, les candidats au départ et surtout ceux qui voudront rester dans le nouveau « Nouveau-monde », devront « peser le pour et le contre ». Comme on l’a vu les « contre » ne sont pas négligeables mais les « pour » que nous venons de présenter, apparaîtront tellement importants que suffisamment d’hommes (et de femmes !) devraient accepter les premiers (les “contre”) qui deviendront simplement des « moins », insister pour surmonter les difficultés, persévérer dans cet environnement hostile jusqu’à l’humaniser suffisamment et que les seconds (les “pour”)  devenus des « avantages » s’affirment comme des évidences.

Image à la Une : Contemplation du Mont Sharp (cratère Gale), photo de Curiosity (Mastcam) crédit image NASA/JPL-CalTech/MSSS 

Partir pour Mars à la recherche du bonheur (1- contraintes)

Comme ceux qui me lisent régulièrement l’ont sans nul doute déjà remarqué, j’appelle de mes vœux les plus fervents l’établissement de l’homme sur Mars. Je voudrais maintenant vous convaincre que la décision de partir répondra chez beaucoup à la recherche du bonheur. Je pense d’ailleurs que ce sera la vraie raison, profonde, d’une telle décision. La notion de bonheur est vague mais dans le cas présent, elle devrait correspondre à la satisfaction d’une pulsion immédiate et à la contemplation d’une vision à long terme. La pulsion c’est celle qui anime tout homme qui cherche à « comprendre ». En allant sur Mars, il s’agit de découvrir un nouveau monde et de le comparer à la Terre pour chercher à en percer les secrets et notamment ceux qui concernent l’émergence de la vie. Quoi de plus passionnant ? La vision c’est celle, pour chaque voyageur, de participer éventuellement, selon son choix, à une aventure extraordinaire, dans la ligne de celle que vécurent les pionniers européens qui partirent « vers l’Ouest » ouvrir une « nouvelle frontière », pour développer une nouvelle société dans le cadre de laquelle, il (se) donnera à lui-même et à l’espèce humaine, une « seconde chance ». Quoi de plus exaltant ?

Le problème est de savoir si cette pulsion et cette vision suffiront pour que des hommes se portent candidats à un voyage aussi dangereux, à un exil aussi lointain et acceptent de prendre des risques aussi importants puisque vitaux. Ce sont eux que nous allons considérer cette semaine. Ce n’est pas trop difficile car, contrairement aux colons qui autrefois partaient sans (presque) rien savoir de ce qui les attendait, ces risques ou ces points négatifs, aujourd’hui on les connaît.

Il s’agit d’abord de l’isolement. Au début le « village » humain sur Mars sera petit et les relations sociales de proximité à la fois réduites et intenses avec, de ce fait, de nombreuses possibilités de frictions. Le corollaire de l’isolement sera l’éloignement. Les colons n’auront la possibilité de revenir sur Terre qu’à des dates très espacées, de plus de deux ans (en fonction de la position respective de chaque planète sur son orbite) et après un voyage de plusieurs mois (minimum trois). Les communications radio et vidéo pallieront cet inconvénient mais la distance combinée à la vitesse de la lumière fera que les conversations directes seront entrecoupées d’un « time-lag » de 3 à 22 minutes dans chaque sens. L’impossibilité de liaison physique avec la Terre entre deux révolutions synodiques aura des conséquences pour les pièces de rechange. On pourra certes faire des réparations et remplacer des pièces en les reproduisant par impression 3D mais cela aura quand même des limites, surtout au début de la colonie (les matières utilisées supposent le développement de toute une industrie chimique, d’une industrie minière et d’une métallurgie, avec des degrés de pureté extrêmes).

L’environnement sera dangereux. Il faudra constamment s’en protéger. L’air extérieur sera irrespirable (absence d’oxygène et très faible pression) et contiendra des éléments toxiques (gaz carbonique, poussières très fines, sels de perchlorates). Le port du scaphandre sera obligatoire en extérieur ce qui pourra être considéré comme une gêne (ne serait-ce que pour passer sa main sur son visage !). Toute perforation de cette protection aura des conséquences graves et les procédures de sortie et de rentrée dans les bases seront longues et fastidieuses mais devront évidemment être scrupuleusement respectées (et les ballades en solitaire seront exclues !). Dehors il fera froid. Pendant la journée cela ne posera pas problème car la température pourra osciller autour de zéro degré Celsius mais pendant la nuit on atteindra facilement les -80°C (c’est le cas aujourd’hui dans le Cratère Gale). Il ne sera pas impossible de se protéger de ces températures extrêmes mais cela implique une importante consommation d’énergie (risque de panne ou de réserve insuffisante) donc des sorties courtes aux heures les plus froides et il ne sera pas question d’envisager une nuit entière « dehors ». L’exposition aux radiations spatiales représentera une autre contrainte. Les « Martiens » ne seront pas plus exposés que le sont les astronautes dans l’ISS mais ils seront quand même susceptibles de recevoir sans beaucoup de préavis (quelques heures) les rayonnements peu atténués des tempêtes solaires (protons). Ils devront donc se soucier avant chaque sortie, de la météo de notre étoile, porter sur eux un compteur de dose de radiations reçues et éventuellement pouvoir se mettre rapidement à l’abri dans des bunkers judicieusement répartis dans les régions qu’ils parcourront.

L’espace habitable sera limité. Les locaux de secours, juste mentionnés, seront exigus, d’un volume juste suffisant pour y passer le temps de la tempête (quelques heures, un jour ?). La base sera évidemment plus vaste, autant que possible. Elle devra l’être pour que la vie en commun soit supportable et pour abriter les différentes fonctions qui devront être assurées, sans oublier les laboratoires, les ateliers, certaines zones de stockage et les espaces de détente. On peut imaginer un ensemble de dômes de dix à vingt mètres de diamètre maximum (on ne peut envisager davantage compte tenu de la masse des structures) et de couloirs les reliant. A l’intérieur de ces dômes il faudra faire pousser des végétaux, cultiver des algues (spirulines) et sans doute faire ruisseler de l’eau (pour le plaisir). La couleur et l’eau manqueront en effet cruellement à un paysage ocré et aride (que l’on verra au travers de fenêtres protégées ou plus vraisemblablement sur des écrans captant les images de l’extérieur en temps réel). Au-delà de l’aspect visuel, l’alimentation de tous les jours risque d’être monotone. En effet il faudra « faire avec » les ressources locales et si on peut certes imaginer des serres (d’une surface estimée à 200 m2 par personne), elles devront être aussi « compactes » que possible et la variété des cultures sera faible, fonction du nombre des habitants, permettant les alternances d’espèces. Ces cultures devront être pratiquées avec le plus grand soin, très probablement en hydroponie pour faciliter les contrôles. Des épidémies pourraient frapper tout ce petit monde. Il faudra donc le cloisonner par petites surfaces et éviter l’intrusion de vecteurs de contamination. Les plantes sur Mars seront manipulées par des robots et davantage à regarder à travers des vitres qu’à caresser (sauf les quelques plantes d’agrément que l’on pourra faire pousser dans les lieux de vie).

Le risque de dérèglements microbiens existera aussi bien sûr pour les humains. Le plus grand soin devra présider au nettoyage et au recyclage de toutes les surfaces et de tous les volumes (qui devront être accessibles et modulaires) ainsi qu’aux équilibres microbiens et aux interactions des divers microbiotes au sein du microbiome commun de la Colonie. Comme on devra déjà donner beaucoup d’attention aux microbiotes des êtres humains, les animaux ce sera pour plus tard lorsqu’on pourra mieux contrôler leurs microbiomes spécifiques. Les soins à donner aux hommes seront assurés au mieux grâce notamment à la télémédecine mais il ne pourra y avoir d’intervention chirurgicale en direct par ce moyen compte tenu du “time-lag” entre la Terre et Mars. Il faut espérer qu’il y aura quelques bons médecins sur place et aussi qu’ils disposeront des stocks de médicaments  et des instruments d’intervention adéquats.

L’énergie sera difficile à obtenir car bien sûr il n’y aura pas de pétrole, ni suffisamment de vent ou d’eau courante pour actionner des turbines. Les seules possibilités proviendront du soleil, de l’atome et de la géothermie. Elle sera aussi précieuse car aussi essentielle pour la préservation de la vie que les diverses protections déjà mentionnées. Aucune panne ne sera acceptable au-delà d’un temps minimum de sécurité et ce minimum sera élevé pendant la nuit (froid) et les tempêtes de poussière qui pourront durer plusieurs mois. Il y aura bien sûr des redondances mais les systèmes d’alimentation (pompes, batteries, circuits) ou de régulation (jauges, radiateurs) fonctionneront dans des conditions extrêmes, tout à fait inhabituelles.

Les hommes qui iront sur Mars devront être des adultes responsables. Ils devront « faire face ». Dans une petite communauté « loin de tout », pas question de se défausser ou de se lamenter. Il sera souvent question de vie ou de mort, toujours de réactivité et d’inventivité. Mars sera un milieu particulièrement exigeant. Il n’y aura pas d’excuse ni de pardon. Les règles de sécurité seront donc strictes et il faudra absolument les respecter. Enfin vivre sur Mars sera un choix qui oblige et qui engage. L’environnement gravitaire est différent de celui de la Terre et comme nous l’avons vu, rien ne pourra vraiment empêcher la divergence entre populations terriennes et martiennes sur ce plan. Un Martien ayant vécu plus de dix ans sur sa nouvelle Terre ou né sur place, aura le plus grand mal à supporter la vie dans l’environnement d’une gravité terrestre dans l’hypothèse d’un retour. Il faudra choisir.

La semaine prochaine je vous parlerai de ce qu’on peut mettre sur l’autre plateau de la balance. Ne vous inquiétez pas, il y a aussi du « pour » et, pour beaucoup de Terriens, son poids sera tellement importants qu’il n’y aura pas à hésiter !

Image à la Une :

Quelque part en surface de Meridiani Planum, photo prise par le rover Opportunity, crédit NASA.

Concordance des temps

Il fait beau, le soleil brille, avec une irradiance de 1366 W/m2, l’eau coule dans les ruisseaux, l’atmosphère de 1 bar au niveau de la mer contient 21% d’oxygène et 400 ppm de gaz carbonique. C’est un peu trop mais tout va (encore) bien ! Nous sommes sur Terre…il faudrait préciser « 4,567 milliards d’années après qu’elle se soit formée » car l’environnement terrestre n’est pas immuable et ces conditions ne sont exactes qu’à notre époque. Quand on parle de la Terre en termes planétologiques, il est très important de la situer non seulement dans l’espace mais aussi dans le temps.

Dans 500 millions d’années, si tout se passe bien, notre soleil sera devenu trop chaud et la vie telle que nous la concevons sera devenue impossible sur notre chère planète. Symétriquement, il y a 500 millions d’années, l’évolution du processus de vie, même s’il avait déjà abouti à l’explosion cambrienne, n’aurait absolument pas permis l’émergence d’un être aussi complexe que l’homme (les mammifères ne sont apparus qu’il y a 220 millions d’années et leurs ancêtres reptiles il n’y a que 320 millions d’années). La composition atmosphérique n’était pas, hier, et ne sera pas, demain, la même (notamment variation des pourcentages d’oxygène ou de gaz carbonique). La biosphère n’était et ne sera pas la même (nous serons au mieux des sortes d’australopithèques* pour nos descendants, s’il y en a encore !). Nous sommes sur une trajectoire. Les branches et les fleurs de l’arbre phylogénétique poussent dans toutes les directions et la planète évolue comme tous les corps vivant, de concert avec la vie qu’elle a enfantée, assistée par le soleil qui fournit l’essentiel de notre énergie.

*pour être plus imagé mais je devrais plutôt parler de trilobites tant l’évolution peut être considérable sur une telle durée. 

Tant que nous resterons sur cette Terre, nous continuerons à en être dépendants tout comme elle l’est devenue de nous-mêmes, espèce aujourd’hui dominante. Nous devrons notamment nous adapter à notre environnement forcément changeant. Si nous la quittons (du moins certains d’entre nous), nous prendrons non seulement notre envol mais aussi notre liberté. Cela ne veut pas dire que nous ne resterons pas dans notre lignée biologique en continuant à évoluer, par mutations involontaires ou par nos actions (résultant de notre compréhension du monde, de notre organisation sociale et de nos technologies), mais que nous pourrons choisir ou agir mieux sur notre évolution, en quelque sorte la piloter. En nous affranchissant de la planète de nos origines, nous desserrerons dans une certaine mesure l’emprise du temps, notamment dans ses conséquences pour nous-mêmes sur le vieillissement de cette planète. Le fruit de l’humanité est mûr, les graines qu’il contient peuvent maintenant être emportées par le vent (ou plutôt par les vaisseaux de notre astronautique).

Le même problème de temps qui se pose pour la Terre se pose naturellement partout ailleurs dans l’Univers. Longtemps (un milliards ou seulement quelques centaines de millions d’années ?) avant que le soleil ne naisse, il y a 4,6 milliards d’années, les supernovæ n’avaient peut-être pas créé suffisamment d’éléments chimiques lourds qui permettraient, il y a environ 3,8 milliards d’années, la naissance de la vie sur une planète orbitant à bonne distance (CHZ1) d’une étoile de taille moyenne dans la zone relativement calme d’une galaxie (GHZ2) quelconque. Si nous sommes parmi les premiers êtres conscients à sortir du « laboratoire » biologique de l’univers, pourrons nous un jour communiquer avec nos homologues ailleurs ? Comme ils sont probablement très rares* et comme ils ont dû « sortir de l’œuf » à peu près en même temps que nous (à moins qu’à quelques millions, quelques dizaines de millions d’années près, ils ne soient pas contemporains et qu’ils aient déjà disparu), rien n’est moins sûr. En effet les canaux de communication que peuvent utiliser nos moyens électromagnétiques sont irrémédiablement courbés par le temps. La vitesse de la lumière est un maître implacable qui nous empêche de dialoguer avec nos contemporains si, pratiquement, ils sont plus loin de nous que la durée de la moitié de notre propre vie consciente. Si nous recevons un signal provenant d’une source distante de quelques 1000 années-lumière (ce qui est relativement notre proximité immédiate au sein d’une galaxie d’un diamètre de 120.000 années-lumière), qu’en ferons-nous ? Nous saurons certes qu’il existe (ou « a existé ») d’autres êtres conscients ailleurs et c’est déjà beaucoup, mais c’est aussi très peu. C’est encore une raison pour laquelle, au-delà de la nécessité de comprendre l’univers, et pour agir en faveur de la préservation de notre espèce et de sa civilisation, il faut prioriser l’étude et l’écoute de notre voisinage spatial proche, celui qui nous entoure dans un rayon de quelques petites dizaines d’années-lumière et qui nous est soit accessible par des moyens astronautiques, soit susceptible d’échanges par ondes électromagnétiques sur une durée raisonnable, ou dont on pourrait analyser la composition atmosphérique des planètes par nos télescopes. NB : en sélectionnant celles qui sont de type terrestre dans la CHZ d’étoiles de type solaire (et on ne recherchera pas que la présence d’oxygène mais plusieurs mélanges de gaz correspondant à divers stades d’évolution de la vie, incluant l’hydrogène sulfuré, le méthane, le gaz carbonique, l’ammoniac et la vapeur d’eau, en fonction de l’âge apparent de la planète).

*Je reste sur ma position antérieurement exprimée: la probabilité d’une autre vie “ailleurs” reste extrêmement faible. Mais cela n’empêche évidemment pas de la rechercher, ne serait-ce que pour mieux comprendre comment elle a pu apparaître puis s’épanouir sur Terre.

On revient donc à Mars, première « terre » possible où se poser pour continuer à observer et à vivre. Là aussi nous resterons sous l’emprise du temps. Nous arriverons tard sur cette planète, après qu’elle ait perdu la majeure partie de son atmosphère et de son eau et que son volcanisme, source de renouvellement de ses éléments gazeux et liquides, se soit sans doute épuisé. Mais il y reste suffisamment de ressources pour que notre technologie nous permette, en les exploitant, de satisfaire à nos besoins. Nous apprendrons ainsi à vivre sur un autre sol aussi bien qu’avant sur Terre et avec moins de matière et d’énergie, en étant plus économes et plus habiles. Mars est notre première étape. Si nous nous y installons, nous aurons fait le « premier pas » et apprendrons ainsi, toujours avec le temps, à faire le deuxième et les suivants, pour essaimer encore plus loin dans des « ailleurs » aujourd’hui inimaginables.

(1) CHZ = Circumstellar Habitable Zone ; (2) GHZ = Galactic Habitable Zone

Image à la Une : Horloge astronomique de Saint-Omer (Cathédrale Notre-Dame de Saint Omer, Nord de la France, diamètre de 2,10 m, œuvre de Pierre Enguerrand, année 1559).

Lecture: toujours l’excellent A new history of Life de Peter Ward et Joe Kirschvink (Bloomsbury Press 2015).

L’oxygène, poison et élixir de puissance

Sur cette photo vous voyez le témoignage d’une des plus anciennes formes de vie, remontant à l’époque où l’oxygène, rejeté par son métabolisme, commençait à diffuser dans l’eau des océans mais pas encore dans l’atmosphère (vers -2,450 milliards d’années). A cette époque, alors que la vie était apparue sur Terre depuis déjà bien longtemps (il y a 3,7 milliards d’années), la planète était très différente de celle que nous connaissons aujourd’hui. Les jours étaient plus courts, les températures du sol et de l’air plus élevées, l’atmosphère plus épaisse. Elle évoluait lentement à partir d’un mélange que nous considérerions pour le moins nauséabond de gaz carbonique, d’hydrogène sulfuré, de vapeur d’eau, de méthane et d’ammoniac (ayant sans doute commencé à libérer pas mal d’azote). Pas un souffle d’oxygène !

Aujourd’hui ce dernier constitue 21% de notre atmosphère. C’est le plus puissant des oxydants, celui qui permet de libérer le maximum d’énergie du sein d’un couple redox (réduction/oxydation). Mais, étant le plus puissant, il est aussi le plus dangereux. Il peut brûler et épuiser, comme un alcool trop fort ou un comburant trop explosif. Exploité comme source d’énergie par les organismes vivants les plus dynamiques (aérobies), il nous est devenu indispensable (même si nos contemporains cherchent parfois à en réduire l’ardeur par des prises d’antioxydants !) mais au début de notre histoire, encore très rare à l’état libre, c’était un poison violent.

Pendant plus d’un milliard d’années (jusque vers -2,5 milliards), la vie prospéra dans un milieu où elle avait trouvé les éléments qui lui étaient nécessaires mais qui n’étaient pas les nôtres. C’est son succès même, exprimé par sa prolifération, qui força le changement car  ses rejets métaboliques (l’oxygène!) par  leur importance, finirent par envahir, modifier son environnement et elle dû ensuite s’y adapter, « vivre avec » comme on dit. Sur Mars les conditions environnementales étaient beaucoup plus fragiles et surtout plus instables car la planète beaucoup moins massive, avait été incapable de retenir la plus grande partie de son atmosphère d’origine et restait incapable de retenir les volumes importants (dont la pression permettait l’eau liquide) renouvelées ultérieurement par les éruptions volcaniques. Il y a 4 milliards d’années, la densité était déjà descendue presqu’aussi bas qu’aujourd’hui (quelques centaines de pascals). Elle ne cessa ensuite de remonter et de redescendre sur une courbe en fin de compte asymptotique. Cette instabilité fut peut-être moins favorable à l’évolution continue d’un processus lent.

A partir de -2,4 milliards d’années, l’oxygène libre (moléculaire) étend rapidement son emprise sur la planète Terre en envahissant l’eau des océans et l’atmosphère. Il va créer de véritables catastrophes avant d’être « apprivoisé » par la vie mais son avènement en tant que gaz atmosphérique était de plus en plus prégnant dans le fonctionnement de la première vie exprimée principalement par des espèces primitives de cyanobactéries (algues unicellulaires bleues-vertes). En effet celles-ci pratiquaient en surface de l’océan, une photosynthèse anaérobie qui leur permettaient en rejetant de l’oxygène d’oxyder les ions de « fer-ferreux » (Fe2+) en solution dans l’eau qui précipitaient alors en « fer-ferrique » (rouillé), hématite (Fe2O3) ou magnétite (FeO.Fe2O3). Le fer-ferreux étant très abondant sur la Terre primitive, les réserves furent longtemps suffisantes par rapport à la vie naissante pour créer d’énormes dépôts « rubanés » de fer-ferrique, nommés « Banded Iron Formations » (“BIF”) que l’on trouve aujourd’hui un peu partout sur Terre et notamment en Australie. Ce n’est qu’avec le temps et l’épuisement du fer-ferreux (puis des ions manganèse Mn2+), que les cyanobactéries « s’attaquèrent » à l’eau, libérant de l’oxygène dans l’atmosphère en quantité suffisante pour provoquer une grande glaciation qui s’étendit à la totalité de la planète (« Snowball Earth »), du fait de l’allègement de l’effet de serre alors que le soleil n’avait pas encore la puissance radiative nécessaire pour chauffer la Terre sans cet « adjuvant ».

Grâce à cet épisode posant de nouvelles contraintes, la vie d’abord décimée, se retrouva affermie et dynamisée. Grâce à une série de nouvelles et puissantes éruptions volcaniques, l’atmosphère redevint un bouclier à effet de serre et s’emplit à nouveau d’oxygène de par l’action des cyanobactéries qui avaient survécu, mais à des niveaux jamais atteints (« Great Oxydation Event ») et nettement supérieurs aux 21% d’aujourd’hui (près de 30%). Ce n’est qu’après cet événement qui installa définitivement l’oxygène comme gaz atmosphérique (mais son pourcentage continua à fluctuer), que des espèces mutantes de cyanobactéries l’apprivoisèrent pour le respirer, ce qui permit l’avènement d’êtres fonctionnant avec beaucoup plus d’énergie, les eucaryotes unicellulaires* puis métazoaires, les animaux, qui devinrent les maîtres du monde.

*les mitochondries, organites présentes dans toute cellule eucaryote et qui, « maniant » l’oxygène, sont leur « centrales énergétiques », seraient, à l’origine, des ancêtres de nos cyanobactéries, retenues captives et finalement intégrées par des archées méthanogènes avec lesquelles elles vivaient en symbiose.

Si nous cherchons la vie ailleurs, il ne faut donc pas se focaliser uniquement sur la présence (actuelle ou passée) d’oxygène dans l’atmosphère car ce gaz ne correspond qu’à un certain type de vie ou plus précisément, au stade le plus avancé de la vie, celui qui fonctionne avec l’énergie la plus puissante. Les stades les plus primitifs seraient tout aussi passionnants à découvrir car, passage obligé vers cette vie de niveau supérieur, ils seraient le témoignage de l’apparition ailleurs de ce phénomène extraordinaire. Il faut donc s’intéresser à toute atmosphère de planète rocheuse située dans la zone habitable de son étoile et regarder avec nos spectrographes non seulement si elle contient de l’oxygène mais à défaut, un composé évoquant la Terre primitive ou toute combinaison intermédiaire.

Dans le cas particulier de Mars où aujourd’hui l’oxygène libre n’existe qu’à l’état de traces, le même processus que sur Terre a peut-être commencé. Il a pu avoir fait une brève apparition en tant que simple rejet métabolique, les organismes vivants n’ayant jamais atteint le stade où ils auraient épuisé leur environnement réducteur, mais nous ne le savons pas encore.

Selon une étude récente (2), objet de mon article précédent, les instruments de Curiosity ont constaté l’oxydation des strates supérieures du bassin d’un lac ayant occupé le fond du cratère Gale. Certains médias en ont déduit une atmosphère riche en oxygène. C’est aller beaucoup trop vite ! Cette oxydation a pu certes résulter de l’oxygénation de la surface du lac mais l’oxygène responsable de cette oxygénation a dû provenir tout simplement des impacts du rayonnement ultraviolet à la surface de l’eau (dissociant les molécules d’eau en hydrogène et oxygène). Dans ce cas l’oxygène atmosphérique devait être très peu abondant. Maintenant, il n’est pas impossible qu’en complément de cette oxydation superficielle, une oxydation complémentaire plus profonde ait eu lieu dans les premiers décimètres de l’eau du lac, du fait d’un phénomène biochimique analogue à celui causé par nos premières cyanobactéries (celles qui ont oxydé le fer-ferreux). Mais s’il y a eu vie sur Mars, il est probable qu’elle se sera arrêtée avec ces balbutiements, au début de l’éon Siderikien, il y a plus de 3 milliards d’années, compte tenu de la détérioration générale de l’environnement en surface (à commencer par la disparition pour une longue période de ce lac alors que peut-être le processus biologique de mise en spores des pseudo-cyanobactéries putatives – leur sauvegarde – n’était pas encore au point).

Si tel était bien le cas, non seulement on ne devrait trouver aucune vie active en surface de Mars mais toute l’histoire de la vie permise par la respiration aérobie ne s’y serait pas déroulée. Si la vie n’est plus active en surface mais l’a été, on pourra toujours espérer en trouver les traces laissées lors de cette lointaine époque, soit chimiques (concentration de matières carbonées kérogènes), soit physiques (biomorphes). Sur le plan chimique, cela confirmerait les conclusions de l’étude (3) de la météorite de Tissint (classée “SNC”, soit d’origine martienne) tombée tout récemment sur Terre (2011). A noter toutefois que la disparition de la vie en surface laisse la possibilité d’une vie active en sous-sol mais elle ne pourrait l’être que très peu, une survivance plutôt qu’un développement.

Image à la Une: coupe d’un fragment de “Banded Iron Formation”, en Français “gisement de fer rubané”, présenté au Western Australia Museum. Il est daté de -2,470 à -2,450 milliards d’années, période où les cyanobactéries commençaient à créer dans l’océan une couche superficielle d’eau riche en oxygène.

Référence :

(1) “Oxygen, the molecule that made the World” par Nick Lane, Oxford University Press, 2002.

(3) article sur la météorite de Tissint paru dans “News Mediacom” de l’EPFL en 2014 (le professeur Philippe Gillet est l’un des auteurs de l’étude scientifique de l’objet): https://actu.epfl.ch/news/traces-of-possible-martian-biological-activity-ins/

(2) « Redox stratification of an ancient lake in Gale crater, Mars » par J.A. Hurowitz et al. in Science, 2 juin 2017 (n°356).

(4) Schéma de l’hypothèse de l’oxydation du lac de Gale (crédit Science et auteurs, J.A. Hurowitz et al.): Seuls les bords du bassin réceptacle du lac sont oxydés (l’eau superficielle du lac a été oxydée et donc la roche qui forme la périphérie, pas le fond).