Tpe mars

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Tpe mars

  1. 1. MORIN Camille CHEVALLIER Danaé NGUYEN Julie Première S 4 Lycée Camille Claudel TPE Thème Avancées Scientifiques & Réalisations Techniques 2010 - 2011
  2. 2. Serait-il possible de rendre Mars habitable ? MARS
  3. 3. I/ Pourquoi et en quoi Mars n'est-elle pas habitable ? 1) Caractéristiques de Mars 2) Comparaison avec la Terre II/ Procédé pour rendre Mars habitable ? 1) Réchauffer et créer une atmosphère 2) Terraformation complète 3) Para-Terraformation ? SOMMAIRE
  4. 4. INTRODUCTION Mars, 4ème planète du système solaire, de diamètre 6779 km, est dite tellurique, c'est à dire de structure interne composée de 3 enveloppes concentriques (noyau, manteau et croûte), de surface solide constituée principalement de roches et de métal. Surnommée la planète rouge, elle est née il y a 4,5 milliards d'années. Cernée de ses 2 petites lunes : Phobos et Déimos, sa masse est de 6,24.10 23 kg.
  5. 5. I/ Pourquoi et en quoi Mars n'est pas habitable ? <ul>1) Caractéristiques de Mars <li>Le volcanisme est apparu sur Mars il y a ≈ 4 milliards d'années. </li></ul><ul><ul><li>D'après les chercheurs de l'ESA des éruptions par « à-coups » ont eu lieu il y a 3,5milliards d'années, puis 1,5 milliards, 400, 200 et enfin 100 millions d'années.
  6. 6. Pendant les grands épanchements de lave, la chaleur a pu provoquer d'importants écoulements d'eau provenant du sous-sol . </li></ul></ul>
  7. 7. <ul><ul><li>Les volcans sont concentrés dans 2 régions : </li></ul></ul>Le dôme de Tharsis (à l'Ouest) Elysium Planitia (à l'Est)
  8. 8. <ul><li>De nos jours, sur Mars, il existe des couches de </li></ul><ul>glace d'eau solide dans le sous-sol et dans les calottes polaires, mais elle ne peut plus se </ul><ul>présenter sous forme liquide suite à la pression atmosphérique trop faible. Et pourtant, autrefois la Terre et Mars étaient similaires. <ul><li>En 2005, la sonde Mars Express a découvert un lac de glace d'eau au centre d'un cratère près du pôle Nord. Et récemment, la sonde Phœnix a décelé des traces d'eau liquide très près de la surface de Mars (environ 5 cm). </li></ul></ul>
  9. 9. Lac de glace d'eau au centre d'un cratère près du pôle Nord de Mars. Vue aérienne d'une calotte polaires de Mars où l'on distingue clairement les couches de glace d'eau solide présentes.
  10. 10. <ul><li>L'atmosphère de Mars est ténue et irrespirable :
  11. 11. - 95,3% de gaz carboniques
  12. 12. - 0,13% d'oxygène
  13. 13. - 2,7% d'azote
  14. 14. - 0,28% de gaz inertes et d'ozone
  15. 15. Avec une pression de surface de 6 à 85 hPa, l'atmosphère est raréfiée et polluée de gaz carboniques. </li></ul><ul><li>De plus, le sol martien est vulnérable face aux </li></ul><ul>rayons X du Soleil et les rayons cosmiques car la couche d'ozone est inexistante. </ul>
  16. 16. 2) Comparaison avec la Terre La Terre est une planète « vivante » sous différentes sortes : humaines, animales, végétales... Pour permettre cette vie, certaines caractéristiques sont indispensables et heureusement pour nous, nous retrouvons une grande partie de ces caractéristiques sur Mars, mais en quantités très insuffisantes.
  17. 17. L'eau : <ul>L'un des facteurs les plus importants, l'eau est indispensable à la vie sous toutes ses formes, mais principalement liquide. Sur Mars, on ne trouve de l'eau « utilisable » que sous forme solide. Il faudrait donc faire fondre cette glace pour donner un espoir à la présence de vie sur Mars. </ul>
  18. 18. <ul>L'atmosphère : Les gaz composants l'atmosphère sont déterminant : tout être vivant à besoin d'une certaine quantité d'Oxygène primordiale et d'autres gaz importants comme l'Ozone protègent la Terre des rayons UV et X, mortels pour toute vie présente. On retrouve ces gaz sur Mars, mais en quantités minimes (ex : 0.13 % d'Oxygène pour 20.9 % sur Terre) et on en trouve d'autres nocifs (comme le CO 2 ) en trop grande quantité, l'atmosphère de Mars est polluée de gaz carboniques. Tant que l'on a pas augmenté les quantités d'O 2 et d'Ozone jusqu'à un seuil primordial et diminué celles des gaz dangereux et nocifs, la vie sera impossible sur Mars. </ul>
  19. 19. <ul>La pression : La Terre a une pression moyenne de 1000 hPa, ce qui permet à la matière de rester « stable », ainsi, l'eau peut rester sous forme liquide sans se transformer en gaz immédiatement . Sur Mars, la pression est seulement de 6 hPa ce qui empêche la vie et ne permet pas à l'eau liquide d'exister, il est donc indispensable d'augmenter cette pression pour permettre la vie sur cette planète. </ul>
  20. 20. <ul>La température : La température ambiante est aussi un point important puisque la vie n'est possible qu'avec certaines conditions thermiques aussi bien pour la vie en elle même que pour garder d'autres conditions indispensable comme l'eau liquide. Sur Mars, le température ne dépasse pas la barre des 0°C et peut descendre jusqu'à -120 °C ce qui ne permet pas à un organisme de survivre ni à la glace contenue dans les calottes martiennes de fondre. Il est donc nécessaire d'augmenter la température de Mars pour pouvoir y vivre. </ul>
  21. 21. II/ Procédé pour rendre Mars habitable Il existe un procédé qui pourrait rendre Mars habitable : le terraforming ou terraformation. C'est un processus qui vise à modifier les propriétés (chimiques, climatiques, atmosphériques) d'une planète dans le but de permettre la survie et le maintien d'une vie de type terrestre.
  22. 22. 1) Réchauffer et créer une atmosphère a) Rapprocher Mars du Soleil. Pour rendre Mars vivable il faudrait déplacer son orbite afin de réchauffer la planète en la rapprochant du Soleil et ainsi augmenter l'épaisseur de l'atmosphère grâce au choc d'un énorme astéroïde. On pourrait également changer son inclinaison pour contribuer à la fonte des calottes polaires. <ul><ul><li>Or, la réaction pourrait ne pas s'arrêter à l'équilibre recherché, c'est-à-dire, si Mars se rapproche trop du Soleil. </li></ul></ul>
  23. 23. b) Bombarder Mars avec des météorites Il serait possible de dévier des météorites contenant de la glace et de l'ammoniaque, en espérant enrichir Mars en eau et en gaz à effet de serre. McKay et Zubrin, planétologues, proposent d'utiliser des fusées à moteur thermonucléaires. Les astéroïdes téléguidés seraient propulsés (pendant 10 ans) avant de heurter la surface de Mars. Ce qui élèvera la température de 3°C par impact.
  24. 24. Après 50 ans, les bombardements successifs créeront un climat tempéré et l'eau accumulée formera un océan qui couvrira 25% de la planète. <ul><ul><li>Mais si les propulseurs nucléaires restent accrochés aux météores, cela deviendrait un bombardement nucléaire massif, ce qui retarderait la phase de colonisation humaine. </li></ul></ul>
  25. 25. c) Les miroirs spatiaux <ul><li>Ils seraient utilisés en vue de refléter la lumière solaire sur Mars. Pour cela, la mise au point de voiles stellaires capables d'utiliser les vents solaires pour se propulser dans l'espace, pourraient servir de miroirs orbitaux et renvoyer plus de rayons lumineux a la surface de Mars. </li><ul><li>Seulement, il faudrait des miroirs de 125 km de diamètre et de masse égale à 200 000 tonnes </li></ul></ul>
  26. 26. 1er Miroir spatial Russe nommé Znamia lancé en 1993. Il mesurait 20m de diamètre
  27. 27. d) Transformer un satellite de Mars en petite étoile En allumant des réactions nucléaires au sein de Phobos dans le but de la convertir en étoile. Grâce à sa chaleur, Mars dégèlerait. <ul><ul><li>Toutefois, cela serait hautement improbable et les risques de radioactivités seraient importants. </li></ul></ul>
  28. 28. e) Réveiller les volcans de Mars. L'explosion de bombes nucléaires dans les cratères des anciens volcans martiens les rendrait actifs. La grande quantité de gaz injectés dans l'atmosphère, grâce aux volcans, augmenterait la pression et la température. <ul><ul><li>Cependant, cela provoquerait des dégâts importants, des risques de radio-activité et rendrait les volcans incontrôlables. </li></ul></ul>
  29. 29. Ces procédés visent à augmenter la température pour faire fondre la glace sur Mars et libérer du dioxyde de carbone pour créer une atmosphère, mais cela ne règle pas le problème de la pression, ni du trop-plein de gaz carbonique et du manque de dioxygène. De plus, ils sont difficilement réalisables et très chers (il faudrait environ plusieurs centaines de millions d'euros pour cela).
  30. 30. 2) Terraformation complète a ) Produire en masse des gaz a effet de serre En libérant le CO 2 contenu dans les calottes polaires et les hautes latitudes, l'atmosphère deviendrait plus épaisse et permettrait ainsi l'augmentation de la pression qui serait de 400 à 500 mbars. <ul><ul><li>Sauf que la quantité de CO 2 dans les calottes et les hautes latitudes n'est pas connue. </li></ul></ul><ul><ul><li>Ou bien, la quantité de CO 2 ne serait pas suffisante. </li></ul></ul>
  31. 31. CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 Atmosphère plus épaisse
  32. 32. Si l'homme parvient à mettre en œuvre ce système : <ul><li>La fusion des calottes polaires libérerait une petite quantité de dioxyde de carbone, ce qui augmenterait la pression atmosphérique et développerait l'effet de serre. Cela engendrerait une hausse de la température et accélèrerait la fonte des calottes. A nouveau, le gaz relâché agirait davantage sur les calottes qui relâcherait encore plus de gaz et ainsi de suite. </li></ul><ul><ul><li>D'après Zubrin et McKay, une augmentation de seulement 4°C au niveau de la calotte polaire sud suffirait à lancer le processus. </li></ul></ul>
  33. 33. Fonte des calottes Cliquez ici Pression plus forte Température plus élevée
  34. 34. b) Les CFC (Chlorofluorocarbures) La quantité de CO 2 risquant d'être insuffisante, on pourrait les remplacer par des CFC, un gaz dont l'effet de serre est 10000 fois supérieur à celui du CO 2 . Pour fabriquer d'énormes quantités de CFC qui seront libérés dans l'atmosphère martienne, des usines doivent être implantées à la surface de Mars. <ul><ul><li>Mais les CFC peuvent être détruits par les rayons UV car Mars n'a pas de couche d'ozone et, étant donné que la durée de vie des CFC est très limitée dans l'atmosphère martienne, il faudrait les remplacer en permanence. </li></ul></ul>
  35. 35. <ul><ul><li>Or les CFC peuvent être relayés par des molécules insensibles aux UV : le perfluorométhane (CF4) qui a une durée de vie de 100 à 10 000 ans. </li></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>En revanche les capacités du CF4 à produire un effet de serre sont peu connues et risquent de ne pas être aussi efficaces que celles des CFC classiques. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Cependant, l'injection de CFC ne suffira pas à rendre Mars habitable pour les hommes puisqu'il y aura toujours un manque d'oxygène. </li></ul></ul></ul></ul>
  36. 36. c) Les microorganismes On sait que l'oxygène sur Terre a été injecté dans l'atmosphère par des microorganismes et est devenu le gaz dominant dans l'air. Alors, pourquoi ne pas faire la même chose pour Mars ? <ul><ul><ul><ul><li>L'environnement martien n'est pas favorable à la prolifération bactérienne. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><li>Il faut donc : </li></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>- augmenter la température de 60°C (voir terraformation)
  37. 37. - avoir une pression de 100hPa (déjà présente depuis le début du processus)
  38. 38. - de l'eau liquide (avec la fonte des calottes)
  39. 39. - diminution du flux de rayons UV et cosmiques </li></ul></ul></ul></ul>
  40. 40. Pour augmenter la teneur en oxygène, il faut disséminer, sur la surface de Mars, des cyanobactéries (variété d'algues). Ces bactéries, habituées aux situations extrêmes, comptent parmi les premiers êtres vivants de la Terre. Leur rôle est de capter du dioxyde de carbone et de libérer du dioxygène grâce à leurs activités photosynthétiques. Ce qui permet le changement de la composition de l'atmosphère martienne.
  41. 41. Il existe 2 espèces de cyanobactéries envisageables : <ul><ul><ul><ul><li>- Chroococcidiopsis , capables de tolérer une sécheresse intense, une forte salinité et d'importants contrastes de température.
  42. 42. - Matteia , résistantes à d'importantes déshydratation et possédant la propriété de dissoudre des roches carbonatées pour y trouver protection. Cette espèce peut également fixer l'azote atmosphérique. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Ces algues amèneront la pression partielle en oxygène à 1mbar. Ainsi, des plantes supérieures, habituées aux conditions difficiles et produisant plus d'oxygène, pourront se développer à la surface de Mars, et la pression d'oxygène passera à 120mbars </li></ul></ul></ul></ul>
  43. 43. d) Activation de l'hydrosphère Il est nécessaire de transformer l'eau des calottes en gaz, la chaleur utilisée permettra également de liquéfier la glace d'eau contenue dans le permafrost sur une profondeur de 10 mètres. La vapeur d'eau libérée accentuera l'effet de serre et élèvera la température. Cette même vapeur permettra l'apparition de nuages et de gouttes de pluie. <ul><ul><ul><li>Formation de lacs, torrents, rivières, fleuves et océans. </li></ul></ul></ul>
  44. 44. Ainsi Mars deviendra une seconde Terre !
  45. 45. Mais combien de temps cela prendra-t-il pour terra-former Mars ? C'est toute une série d'étapes qui se met en place comme un jeu dominos géants. Donc, terra-former cette planète prendra des siècles, voire des millénaires, et les coûts seront exorbitants (plusieurs centaines de milliards de dollars environ). La durée de la terraformation complète de Mars est estimée à ≈ 100 000 ans.
  46. 46. 3) Paraterraformation : un préliminaire à la terraformation Elle consiste à construire un système DREE («Deliberately Restricted Ecospheric Environment »), qui met en place une serre artificielle recouvrant la surface de Mars. Pour sa réalisation, il suffirait de bâtir des colonies autonomes et toute une biosphère protégées sous dômes. L'écosystème doit être ainsi maintenu. <ul><ul><ul><li>Grâce à ce système, le dioxyde de carbone pourrait servir de fournisseur de dioxygène mais il n'y a pas assez de ressources en diazote. </li></ul></ul></ul>
  47. 47. Il serait donc possible de rendre la planète Mars habitable en utilisant la terraformation cependant cela nécessiterait énormément de temps et d'argent. De plus, cette solution n'est, pour l'instant, que théorique. Pourtant, l'Homme de nos jours a fait de grands progrès au niveau technologiques et scientifiques, on peut donc espérer voir une nouvelle planète Mars habitée d'ici quelques centaines d'années. CONCLUSION
  48. 48. Bibliographie <ul><li>Ouvrages : </li></ul><ul><ul><ul><li>ROCARD Francis. Planète Rouge : Mars, mythes et explorations. Dunod, 2003.
  49. 49. ECRENEZ Thérèse. Le système solaire : exposé pour en comprendre. Flammarion, 1994.
  50. 50. FORGET François. La planète Mars : histoire d'un autre monde. Berlin / Pour la sciences, 2004. </li></ul></ul></ul>
  51. 51. <ul><li>Article de périodique : </li></ul><ul><ul><ul><li>BRUNIER Serge, L'eau a-t-elle vraiment coulé sur Mars ? . Sciences et vie , 10/2002, n°1021, p.106-110.
  52. 52. POIX Pierre, L'utopie du terraforming . Ciel et Espace, 08/2002, n°387, p.26-30. </li></ul></ul></ul>
  53. 53. <ul><li>Sites Internet : </li></ul><ul><ul><ul><li>Views of the solar system [En Ligne], CALVIN J. HAMILTON. [Consulté le 28/09], Disponible sur : http://www.solarviews.com/
  54. 54. AstronomiA - L'astronomie pédagogique
  55. 55. [En Ligne], CHRISTOPHE VERDURE.[Consulté le 28/09], Disponible sur : http://www.astronomia-be.net/
  56. 56. De la planète rouge à l'origine de la vie [En Ligne], PHILIPPE LABROT. [Consulté le 28/09], Disponible sur : http://www.nirgal.net/ </li></ul></ul></ul>
  57. 57. <ul><ul><ul><li>Mars (planète) [En Ligne], [Consulté le 05/10]. Disponible sur : http://fr.wikipedia.org/wiki/Mars_(planète)/
  58. 58. Planète Astronomie [En Ligne], MIMATA. [Consulté le 05/10], Disponible sur :
  59. 59. http://www.planete-astronomie.com
  60. 60. Le Cosmographe - Chronique du ciel et de la Terre [En Ligne], PYXMALION. [Consulté le 05/10], Disponible sur : http://www.lecosmographe.com.com/blog
  61. 61. Introduction à l'astronomie [En Ligne], OLIVIER ESSLINGER. [Consulté le 12/10], Disponible sur : http://www.astronomes.com </li></ul></ul></ul>
  62. 62. <ul><ul><ul><li>Forum Sciences / Forum Informatique - Sur la Toile (SLT) [En Ligne], PHIL. [Consulté le 12/10], Disponible sur : http://www.sur-la-toile.com
  63. 63. CNRS [En Ligne], BRUNO BEZARD. [Consulté le 12/10], Disponible sur : http://www.cnrs.fr
  64. 64. Futura-Sciences [En Ligne], JEAN ETIENNE. [Consulté le 12/10], Disponible sur : http://www.futura-sciences.com
  65. 65. Luxorion [En Ligne], DONAHUE. [Consulté le 12/10], Disponible sur : http://www.astrosurf.com/luxorion/ </li></ul></ul></ul>
  66. 66. <ul><ul><ul><li>Planets [En Ligne], OBSERVATOIRE ROYALE DE BELGIQUE. [Consulté le 12/10/10], Disponible sur : http://planets.oma.be
  67. 67. Cosmovisions [En Ligne], SERGE JODRA. [Consulté le 12/10/10], Disponible sur : http://www.cosmovisions.com/Mars.htm
  68. 68. Techno-Science [En Ligne], ADRIEN BERNARD. [Consulté le 19/10/10], Disponible sur : http://www.techno-science.net
  69. 69. Terraforming de Mars [En Ligne], GATIEN LAFORE. [Consulté le 19/10/10], Disponible sur : http://marsterraforming.free.fr/page1.htm </li></ul></ul></ul>
  70. 70. <ul><ul><ul><li>Traqueur Stellaire [En Ligne], GUILLAUME. [Consulté le 19/10/10], Disponible sur : http://www.traqueur-stellaire.net/
  71. 71. ORBIT-MARS : Un voyage vers la planète Mars ! [En Ligne], OLIVIER POCH. [Consulté le 19/10/10], Disponible sur : http://orbitmars.futura-sciences.com/
  72. 72. Astropolis, cité astronomique - initiation à l'astronomie [En Ligne], SEBASTIEN GUERET. [Consulté le 09/11/10], Disponible sur : http://www.astropolis.fr/ </li></ul></ul></ul>

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