Ressources Martiennes

Dans tout projet de colonisation spatiale, la question de la disponibilité de ressources locales est évidemment déterminante ; établir la colonie en devant tout importer ou être capable de trouver sur place au moins les matériaux pondéreux n’ouvre pas les mêmes horizons ! La disponibilité in situ des ressources nécessaires à la vie de la colonie (eau, air, aliments, énergie…) est peut-être encore plus déterminante, puisqu’on touche là aux conditions de fonctionnement à long terme de la colonie.

Eau

La surface de Mars est aride et son atmosphère, bien que possédant un taux de saturation suffisant pour permettre la condensation de nuages de glace, contient seulement quelques microns précipitables de vapeur). De fait, l’eau ne peut pratiquement jamais exister sur la planète sous forme liquide, compte tenu des conditions de pression et température qui y prévalent. Néanmoins, des traces nombreuses d’écoulements récents (moins de 1 million d’années, et probablement beaucoup moins) montrent que de l’eau liquide coule épisodiquement (sans doute à l’occasion de changements de climat cycliques provoqués par les variations importantes d’obliquité). Par ailleurs, on sait maintenant avec certitude que d’énormes quantités d’eau sont séquestrées :

d’une part aux pôles (calotte de 1,5 à 2 km d’épaisseur) ;
d’autre part dans le sol, dès le premier mètre, dans des proportions dépassant 50 % au-delà de 50° de latitude et allant encore jusqu’à 10 % dans certaines provinces équatoriales.

Pourcentage d’eau du sous-sol proche (doc. LANL)

Mars, contrairement aux apparences, est donc un monde où l’eau abonde, partout, et est facilement exploitable. Une colonie n’aura aucun mal à s’approvisionner en eau, à un coût d’extraction minime (minage du sol et fonte de la glace contenue). Il est néanmoins impossible aujourd’hui d’affirmer que cette eau est présente sous forme de glace mélangée au sol (pergélisol) ; il se pourrait qu’une partie de l’hydrogène détecté par le spectromètre à neutrons de Mars Odyssey provienne de molécules d’eau
adsorbées, soit de minéraux hydratés. Mais la détection de glace vive sur le site de la sonde Phoenix (à 68° de latitude) et l’histoire géologique générale de la planète rendent vraisemblable la présence de glace.

Hydrogène

La disponibilité d’eau permet d’accéder ipso facto à une autre ressource essentielle, l’hydrogène. Celui-ci est avant tout précieux comme ergol de moteurs fusées, que ceux-ci fonctionnent en oxygène - hydrogène ou méthane ou méthanol (synthétisés sur place) ou même qu’il s’agisse de ravitailler une navette interplanétaire à propulsion nucléothermique, voire moteur magnétoplasmique resté en orbite.
Mais il sera aussi utilisé pour fabriquer des matières plastiques et, probablement, dans bien d’autres procédés de synthèse chimique.

Oxygène

Sur Mars, nul besoin de manipuler des tonnes de régolite ni de dépenser d’énormes quantités d’énergie pour obtenir pour casser des oxydes très liés pour obtenir de l’oxygène. L’oxygène est un « sousproduit» de l’électrolyse de l’eau pratiquée pour obtenir l’hydrogène. On peut aussi puiser l’atmosphère, décomposer le CO2 atmosphérique (à 95 %) vers 1 100°C, et séparer l’oxygène du monoxyde de carbone à l’aide de cellules à membrane de zircone.
L’oxygène est indispensable comme constituant de l’atmosphère des habitats et comme ergol des moteurs fusées chimiques.

Schéma de la réaction chimique de l'électrolyse avec transformation de l'eau en hydrogène et oxygène

Azote

L’atmosphère martienne contient 2,7 % d’azote. C’est peu, mais c’est une aubaine ! En effet, l’azote, pour inerte qu’il soit, est indispensable, avant tout comme gaz tampon des atmosphères artificielles.
Mais il sera mis aussi à profit pour fabriquer des engrais azotés, nécessaires aux cultures vivrières.

Gaz carbonique

Le gaz carbonique atmosphérique est la ressource la plus accessible offerte par la planète à ses habitants. On vient de le voir, il permettra une production relativement aisée d’oxygène. Mais il sera aussi largement utilisé comme source de carbone pour la production d’hydrocarbures utilisés dans les moteurs-fusées. En effet, méthane, méthanol ou hydrocarbures plus lourds, polycycliques ou non, peuvent être obtenus par des procédés simples et peu gourmands en énergie, dont le plus prisé est le procédé de Sabatier.
Plus généralement, le CO2 constitue une source de carbone, qui pourra être utilisé dans d’autres procédés industriels.

Régolite

Le régolite, matériau poudreux ou concassé, sera utilisé massivement comme couverture des habitats, en vue de protéger ceux-ci des rayonnements ionisants. Sur Mars, le régolite peut mesurer jusqu' à 10 m d'épaisseur. Par réduction de la silice on peut en extraire du silicium, pour la production de panneaux solaires (dans la mesure où d’autres technologies photovoltaïques ne seraient pas apparues d’ici là !).

Argiles

Martian_regolith_simulant_-_particle_siz

Simulant de régolite martien : JSC Mars-1 et une pièce de 1 cent.

Les dépôts d’argiles sont nombreux sur Mars. L’argile peut être utilisée comme matériau de construction, sous forme de briques.

Sels minéraux

Les récentes missions robotiques ont révélé que les terrains martiens recelaient d’abondants dépôts de sels minéraux, principalement des sulfates et des chlorures, source de soufre et de chlore, permettant la synthèse d’acide sulfurique et de plastiques.

Dépôts découverts par le spectromètre imageur de l’équipe de J.P. Bibring, embarqué sur Mars Express (doc. ESA)

Minerais

Tous les éléments métalliques sont présents dans le sol martien. Le plus abondant, sous forme de divers oxydes, est le fer. Il sera donc toujours possible d’extraire du fer, du titane, de l’aluminium du régolite. Par ailleurs, l’activité volcanique de la planète, très intense dans un lointain passé, a dû conduire à des manifestations hydrothermales importantes (dont le rover Spirit a d’ailleurs découvert une exemple caractéristique sur le site de « Home plate ») : ces phénomènes ont-ils été assez nombreux et prolongés pour avoir permis le dépôts de filons ? Nous ne le savons pas encore, mais il y atout lieu de le penser. Ces gisements riches seraient surtout précieux dans le cadre de l’économie d’exportation de la colonie ; en effet, l’approvisionnement de certains métaux déjà rares sur Terre (famille du platine par exemple) pourraient dans un proche avenir devenir un réel problème sous l’effet conjugué de l’épuisement des gisements et de la croissance des besoins industriels.
En matière de fabrication de pièces métalliques à usage de la colonie ou pour l’exportation vers des chantiers spatiaux, le fer du régolite devrait suffire, surtout si, grâce à la présence de carbone, on peut le transformer en acier.