Arès 16 - Le biodôme

Illustration : Michel Saemann

Arès XVI

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ARES XVI

Mission"Le biodôme"

Déimos (terreur en grec) : le plus petit (15km maximum) et le plus éloigné des satellites de Mars.

Phobos (Peur en grec) : principale lune martienne dun diamètre maximal de 26km, la plus proche et la plus grande de Mars. Pas d'atmosphère.

Pression : 6,36 bars ou 600 Pascals en moyenne Masse : 25 milliards de tonnes CO2 : 95,9% Ar : 1,9% N2 : 1,9% O2 : 0,1% CO : 0,05% H2Ov : O,O3% NO : 0,01% O3 : 30ppm CH4 : 10,5ppm

Auteurs du jeu :

• Mélanie Fenaert (Académie de Versailles) : ressources, personnages, vidéos (...)
• Grégory Michnik (Académie de Lille) : charte graphique, navigation, guide pédagogique, scénario (...)

Images :

• NASA
• Michel Saemann (illustrations scientifiques) : http://www.3dmiche-illustrations.com
• Adrien Girod (concept artist, designer, illustrator) avec son aimable et gracieuse autorisation

Même si les vents sur Mars sont plus faibles que sur Terre, ils sont suffisants pour faire tourner des petites éoliennes. Vitesse du vent sur Mars : de 2 à 10 km/h par temps calme, de 17 à 30 km/h pendant une tempête.

Cette foreuse permet de creuser à plusieurs mètres de profondeur dans le régolithe martien.

Engin roulant pressurisé électrique ayant une autonomie d'environ 150 km.

Les paraboles sont le seul moyen pour communiquer avec la Terre. Il faut environ 20 minutes pour qu'un message arrive à destination.

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LABORATOIRES SCIENTIFIQUES

base

Biologie-Géologie

Chimie-Biochimie

Sciences physiques

Exemple de la colonisation végétale de sols stériles : les volcans les terrils l'île de Surtsey

Quelques exemples d'écosystèmes La savane Le marais Le désert La mangrove La forêt Le lac

Des réseaux trophiques Forêt : Lac : Savane : Le désert saharien :

Tout être vivant est caractérisé par ses capacités d’adaptation qui assurent sa survie, sa pérennité et sa reproduction. Cette adaptation de l’organisme aux conditions du milieu se fait grâce à trois modes : l’éthologie, la physiologie et la morphologie. L’adaptation physiologique correspond à la régulation interne répondant essentiellement aux variations climatiques. L’adaptation morphologique est la plus visible, elle modifie l’ensemble de l’organisme. Chaque organisme possède des capacités différentes à s’adapter à un ou plusieurs milieux. On parle de valence écologique. Une espèce qui supporte de faible variation de milieux est une espèce sténoèce alors qu’une espèce qui peut supporter de fortes variations est dite euryèce. La sensibilité des espèces à un facteur (température,…) dépend non seulement du lieu d’origine de l’espèce mais aussi du stade de développement (les jeunes étant généralement plus sensibles que les adultes).Adaptation aux milieux marinsEspèces vivant sur substrats durs Ces milieux sont généralement contraignants car les organismes sont confrontés à la fois à la sécheresse en période d’exondation et au choc des vagues et des courants. Les écarts thermiques peuvent également être importants entre les phases exondées (chauffé au soleil) et inondées (température de l’eau plus faible). Evitement (fuite) : Cette adaptation n’est bien sur possible que pour les être vivants mobiles qui vont pouvoir se déplacer pour rechercher un abri conservant un degré hygrométrique élevé et une température fraiche. Protection par une enveloppe calcaire épaisse : Les organismes vont se renfermer sur eux-mêmes en conservant entre eux et le substrat un micro milieu aquatique. La présence d’une enveloppe calcaire va leur permettre de limiter la perte hydrique. Creusement du substrat Fixation du substrat en grands nombres : Les organismes vont se regrouper les uns contre les autres en très grande quantité (ex des moules où on peut observer jusqu’à 30 000 individus au m²), ce qui permettra de protéger les individus au centre. Espèces vivant sur substrats meubles Enfouissement : La principale adaptation des animaux pour fuir des mauvaises conditions est de s’enfouir dans le sable ou la vase. Milieux agressifs ou contraignants Détoxification : Certains organismes peuvent mettre en œuvre des synthèses protéiques et enzymatiques considérées comme des mécanismes protecteurs permettant la détoxification de l’organisme mais dans certaines limites. Elimination du sel : Lorsqu’un animal vit dans un milieu où la salinité est très élevée, divers mécanismes régulateurs vont permettre de compenser l’agression de cette hypersalinité. 1/ L’animal peut maintenir son milieu en hypo-osmose en absorbant de grandes quantités d’eau. 2/ Il est possible également d’excréter une partie du sel ingéré par les branchies. 3/ Certains organismes comme les oiseaux peuvent excréter du sel par les narines, d’autres possèdent des glandes à sel. Diapause / Quiescence / Léthargie : Certains animaux vont diminuer leur activité pour entrer en quiescence ou en léthargie durant la phase critique afin de maintenir un mode de fonctionnement ralenti de l’organisme.Adaptation aux milieux dulçaquicolesEaux lotiques Forme du corps : Le corps a généralement une forme plus aplatie. Respiration : La respiration des organismes est généralement branchiale ce qui permet aux organismes d’éviter de remonter à la surface. Appendices : Les pattes sont souvent munies de divers appendices qui leurs permettent de se fixer au substrat. Ces appendices peuvent être des ventouses, des crochets, des glandes sériagènes… Eaux lénitiques Fuite : Si le milieu s’assèche, les organismes peuvent fuir le milieu et rejoindre d’autres milieux encore en eaux. Enfouissement : Si la mobilité des animaux est faible, ils peuvent s’enfouir dans le sol si le lit du ruisseau se compose de sédiments à granulométrie grossière à travers desquels ils peuvent se glisser. Quiescence : Les animaux qui ne peuvent ni s’enfouir ni fuir peuvent rentrer en quiescence. C’est un état de vie ralentie déclenché directement et immédiatement par des conditions de milieux défavorables. Cet état est interrompu quand les conditions ambiantes redeviennent défavorables. Diapause : C’est un état de vie ralentie sans relation évidente avec les facteurs du milieu. Une fois déclenché, cet état se poursuit même si momentanément les conditions de vie sont favorables. Il correspond à un arrêt prolongé du développement mais cet arrêt est situé à un stade précis. Eaux temporaires Larves : Les larves se réunissent à chaque assèchement dans les interstices. Les fines particules sédimentaires en séchant cimentent les graviers et les débris, isolant ainsi les larves dans les microcavités. Au début de leur assèchement, les larves conservent pendant quelques mois leur aspect normal puis elles présentent des signes de déshydratation. Adultes : Les espèces s’adaptent en accélérant leur cycle de vie. Les différentes étapes se déroulent plus rapidement. Quand la mare commence à s’assécher, les adultes s’entèrent dans la vase et s’entourent de mucus. Ils vont entrer en état de vie ralentie.Adaptation aux milieux terrestresAdaptation éthologique Fuite : Grâce à leur mobilité, les animaux terrestres peuvent rechercher ou éviter la chaleur dispersée par le rayonnement solaire. Période d’activité : Certains animaux vont tout simplement modifier leur période d’activité en fonction de la température, du biotope et de la lumière. C’est une adaptation phénologique. Ainsi les espèces peuvent déplacer leur activité à une autre période de la journée. Par exemple, l’été, ils vont être extrêmement actifs avant 10 heures du matin et après le coucher de soleil. Adaptation morphologique Espèces cavernicoles : Ces espèces sont complètement dépigmentées. Puisqu’ils n’ont pas à se protéger des variations de température, ils ne possèdent pas de phanères (poils, écailles,…). De même, ils ne possèdent pas d’yeux (donc aucun sens de la vision). Par contre, les organes du toucher et de l’olfaction sont très développés. Ils possèdent des soies sensorielles et ont des extrémités très allongées, ce qui augmente le nombre de cellules sensorielles. Leur cycle biologique est indépendant de la photopériode. Protections contre la prédation : les dessins et les couleurs des animaux qui vivent dans des milieux éclairés varient énormément, alors que les animaux vivants dans des milieux sombres sont soit ternes, soit décolorés.On distingue trois types d’adaptation :- Les couleurs cryptiques qui permettent à l’animal de se dissimuler o L’homophanie : l’animal placé dans un milieu clair va éclaircir ses couleurs et vice versa. o L’homochromie : l’animal a la couleur du milieu dans lequel il se trouve o L’homotypie : l’animal copie le milieu dans lequel il vit dans sa forme et dans sa couleur. De plus, il a un comportement particulier.- Les couleurs vexilliaires : c'est-à-dire que l’animal possède des couleurs très visibles qui avertissent le prédateur que l’animal possède des moyens de défense (glandes répugnatoires, venins…).- Les couleurs mimétiques : l’animal imite un animal dangereux, souvent d’un groupe très éloigné. Cette adaptation n’est efficace que pour les prédateurs qui chassent à vue.Adaptation physiologique Limiter les pertes en eau : Les individus limitent la respiration, l’excrétion et la transpiration. La transpiration est limitée grâce aux téguments. Les animaux sont dépourvus de glandes sudoripares. Cela peut se faire aussi par l’imperméabilisation des téguments, par exemple par l’excrétion permanente de mucus. La respiration peut être limitée par la présence d’un exosquelette qui est imperméable à l’entrée de l’eau comme à l’entrée d’oxygène. Chaque stigmate des insectes est fermé par un clapet ou une valve articulée sur l’exosquelette grâce à un muscle qui le maintient fermé aussi longtemps que possible. Ce muscle ne va se relâcher que pour les besoins minimaux d’oxygène et pour l’évacuation du gaz carbonique.L’excrétion joue aussi un rôle dans la régulation des pertes hydriques en limitant la production d’urine, et en réabsorbant au maximum l’eau. Augmentation des gains en eau : Certaines espèces ont développé des adaptations pour assimiler une plus grande quantité d’eau, comme la capacité d’absorber la vapeur d’eau à partir des voies anales, la présence d’organes spécialisés dans la réabsorption de l’eau, la réabsorption des fecès afin de récupérer l’eau qui se serait glissée dedans, ou enfin certains insectes lèchent les grains de sable. Source : http://www.conservation-nature.fr

Une expérience de culture a été réalisée à partir de graines sur un sol couleur rouille (riche en fer) puisé près d'un volcan à Hawaï et issu de l'altération de la roche volcanique (un basalte). Les chercheurs néerlandais ont d'abord semé 14 espèces de plantes, parmi lesquelles des tomates, des légumineuses et des plantes sauvages. Ils ont sélectionné à dessein des espèces à petites graines afin que le stock nutritif qu'elles contiennent soit rapidement épuisé et que les végétaux dépendent totalement du sol pour pousser. Résultats de l'expérience : Au jour 50 :

• 60% des plantes encore en vie
• 3 espèces sur les 14 testées ont atteint le stade de floraison : seigle, cresson, moutarde des champs)
• 2 espèces sur les 14 testées ont donné des graines : cresson et moutarde des champs.

Can plants grow on Mars and the Moon

"J'ai ici des données sur la nature du régolite martien."

"Quelles sont les données scientifiques à notre disposition?"

"J'ai quelques données sur des écosystèmes naturels terriens"

"J'ai retrouvé des résultats d'expériences terrestre sur la croissance de plantes dans un sol volcanique. Cela pourrait être utile..."

Nature du sol martienLe rover Curiosity a achevé les premières analyses de la composition minérale du sol martien. Selon les résultats dévoilés, cette dernière serait semblable à celle du sable volcanique trouvé sur Terre à Hawaï. Après avoir analysé la composition de roches martiennes, le rover s'est en effet attaqué à l'étude du sol martien. Une opération qui a nécessité plusieurs prélèvements et un nettoyage complet de l'instrument CheMin (Chemistry and Mineralogy instrument). Le sol martien présenterait une composition minérale semblable à celle du sable d'origine volcanique trouvé sur Terre à Hawaï. Or, l'identification des minéraux des roches et sol martiens est cruciale pour déterminer les conditions environnementales qu'a pu connaitre la planète rouge. Grâce aux rayons X, il aboutit à des identifications plus précises que tout ce qui a pu être obtenu jusqu'ici sur Mars. Cette méthode lit la structure interne des minéraux en enregistrant comment les cristaux interagissent avec les rayons. Avant d'être analysé, l'échantillona toutefois été choisi avec précision et filtré pour ne contenir aucune particule de taille supérieure à 150 micromètres (soit à peu près l'épaisseur d'un cheveu humain). Il présentait ainsi deux types de composés : de la poussière distribuée sur Mars par les tempêtes de sable et du sable fin lui, d'origine plus localisée.La majorité de Mars est recouverte de poussière et nous avions une connaissance incomplète de sa minéralogie. Nous savons maintenant que c'est minéralogiquement similaire à du matériau basaltique, avec des quantités significatives de feldspaths, de pyroxènes et d'olivines, ce qui était inattendu. Environ la moitié du sol est un matériau non-cristallin, tel que le verre volcanique ou les produits issus de l'usure du verre", commente David Bish,co-investigateur du CheMin à l'Indiana University.

Le problème des perchlorates Il semble établi que la surface de Mars soit recouverte de perchlorates, tout comme le désert d’Atacama où on les a recherchés après les résultats des expériences des sondes Viking et où on les a trouvés. Cela n’est pas surprenant considérant la similitude des environnements. Il semble que ces perchlorates proviennent du rayonnement ultraviolet qui facilite l’oxydation des éléments chlorés contenus dans le sol, en l’absence d’eau (et donc dans les milieux arides). Sur Mars l’oxygène (l’oxydant !) provient des quelques molécules d’oxygène libre de l’atmosphère et des molécules de CO2. Le problème des perchlorates (anion ClO4–) c’est qu’ils sont extrêmement hydrophiles et corrosifs (l’« eau de javel » est du chlorate de sodium qui électrolysé donnera de l’hydrogène et du perchlorate de sodium) et qu’ils décomposent facilement les éléments carbonés. Source : http://planete-mars.com/les-perchlorates-3/ Les perchlorates Le premier examen d'échantillon de Curiosity par le laboratoire embarqué SAM indique encore une fois, après chauffage et expression des éléments gazeux de la roche, la libération simultanée, vers 400°C, de molécules de composés chlorés et d'oxygène donc la présence de perchlorates. Il n'y a maintenant pas de doute, les perchlorates sont omniprésents à la surface de Mars. Planete-mars

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Faire pousser des plantes sur Mars (Futura-sciences)

http://www.futura-sciences.com/magazines/espace/infos/actu/d/exploration-martienne-mars-colons-pourront-faire-pousser-plantes-53357/ Sur Mars, les colons pourront faire pousser des plantes L'exploration de Mars fait rêver les amateurs de science-fiction depuis longtemps. Nourries par les romans d'Arthur Clarke ou de Ray Bradbury, plusieurs sont prêts à embarquer dans le projet de colonisation de la Planète rouge baptisé Mars One. Mais pour que ce projet réussisse, il faudrait que les colons puissent produire leur nourriture sur place. Futura-Sciences

SERRES & LABO AGRONOMIE

How to grow plants on Mars (NASA)

https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/meals_ready_to_eat Crew Members Sample Leafy Greens Grown on Space Station Fresh food grown in the microgravity environment of space is officially on the menu for the first time for NASA astronauts on the International Space Station. NASA

Perchlorates

Courte vidéo en anglais, les sous-titres en français sont plutôt bien faits (activer les sous-titres, puis choisir le français). Le début est toutefois mal traduit : "Le perchlorate est une substance très cool, c'est un sel, ceci un perchlorate de calcium. On peut le trouver partout sur Mars..." https://www.youtube.com/watch?v=fxnEKi7ItW4

Perchlorates

Courte vidéo en anglais, les sous-titres en français sont plutôt bien faits (activer les sous-titres, puis choisir le français). Le début est toutefois mal traduit : "Le perchlorate est une substance très cool, c'est un sel, ceci un perchlorate de calcium. On peut le trouver partout sur Mars..." https://www.youtube.com/watch?v=fxnEKi7ItW4

base

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Le laboratoire contient de nombreux échantillons de sols terrestres et martiens. © Cirad, T. Erwin

l'astrobiologiste français diplômé de Sup'Biotech, vient de terminer son séjour sur Mars... à Hawaï. Avec ses cinq coéquipiers, il a participé à une expérience consistant à simuler pendant 365 jours ce que pourrait être la vie sur Mars. Le dimanche 28 août 2016, tous ont retrouvé l'air libre et sont sortis du dôme de 140 m2 à l'intérieur duquel ils ont vécu pendant cette « année martienne ». Durant cette année, il a partagé son expérience sur un blog sur le site de La Recherche, dont voici un extrait.Post 5 : Bactéries vertes sur planète rougeLe lundi 21 septembre 2015« J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. [...] » J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. Comme vous pouvez vous en douter, les plantes jouent un rôle dans ce projet. Mais le rôle principal est tenu par les cyanobactéries. Ces micro-organismes sont des bactéries vertes qui, comme les plantes, font de la photosynthèse. Bien que peu connues du public, en tout cas dans ce contexte, elles pourraient devenir des éléments clés d’un avant-poste sur Mars. Je vais essayer d’expliquer leur potentiel d’une façon accessible au large public. Si mes écrits sont trop difficiles à comprendre (un écueil classique lorsque l’on vulgarise sa propre recherche), n’hésitez pas à me le faire savoir ! Si au contraire ce que j’écris est trop basique et que vous voulez plus de détails techniques, je vous invite à lire lapublication dont cet article est tiré. Déposer des hommes sur Mars dans les prochaines décennies est maintenant un objectif réaliste. Mais si planter un drapeau et laisser une empreinte pourrait être fait avec pas grand-chose de plus que nos capacités technologiques actuelles, l’investissement est discutable. En revanche, si une intense activité scientifique est possible, les dépenses sont largement justifiées. Dans ce cas, une équipe devra passer un temps considérable sur place. Multiplier des missions à court terme n’est en effet pas une option viable : étant donnés le temps, les coûts et les difficultés associés au trajet, des bases permettant des séjours de longue durée seront probablement nécessaires. Mais si l’idée d’une présence humaine permanente est attirante, procurer les denrées nécessaires à la survie des pionniers reste un défi : les coûts de lancement ne permettent pas le ravitaillement continu d’une colonie au-delà de la Lune. Envoyer toutes les ressources nécessaires à partir de la Terre est financièrement irréaliste. La colonisation de Mars est-elle donc trop onéreuse pour être réalisable ? Peut-être pas… si l’on peut n’envoyer qu’une quantité minimale de consommables et produire le reste à partir de matériaux trouvés sur place. Les systèmes biologiques, et les micro-organismes en particulier, seront extrêmement utiles. L’être humain utilise leurs produits depuis le début de son histoire : oxygène produit par des micro-algues, aliments et boissons tels que micro-organismes comestibles et produits fermentés comme le vin et le fromage, médicaments, divers produits chimiques, biomatériaux, biocarburants, etc. Nous dépendons également d’eux pour divers procédés, par exemple le recyclage de déchets et l’extraction de certains métaux. Les micro-organismes peuvent par ailleurs se démultiplier très rapidement à partir de quantités infimes ; en envoyer quelques milligrammes suffirait donc pour en lancer des cultures sur Mars, dans des systèmes de culture clos. Mais comment les alimenter ? S’il faut envoyer des milieux nutritifs depuis la Terre le problème de la masse est déplacé, pas résolu. Heureusement, tous les éléments de base nécessaires à la vie ont été détectés sur Mars. Les nutriments métaux sont présents dans les roches. Il y a du carbone (sous forme de dioxyde de carbone et, en quantités a priori bien moindres, de méthane) de l’azote dans l’atmosphère, et des atomes de carbone supplémentaires sont présents dans la glace carbonique des calottes glaciaires et sous la surface du régolithe (le sol poudreux visible sur les images de paysages Martiens) du fait d’échanges avec l’atmosphère. De grandes quantités d’eau ont été détectées sous forme de glace dans la calotte polaire nord, sous la glace carbonique de la calotte glaciaire sud et proche de la surface à des latitudes plus tempérées, sous forme d’hydratation des minéraux, et sous forme de vapeur dans l’atmosphère. Ce sera par ailleurs un produit secondaire du métabolisme et de l’activité industrielle humains. L’énergie solaire est également présente, avec une intensité moyenne de 43% celle de la Terre. Le problème ? Une large part de ces éléments est sous une forme que la plupart des organismes ne peuvent utiliser. En particulier, beaucoup (qualifiés d’hétérotrophes et incluant les animaux tels que les hommes, ainsi que la majorité des micro-organismes) ont besoin de composés organiques comme sources de carbone et d’énergie, et la disponibilité de ceux-ci sur Mars est mal connue mais très probablement basse. De l’azote fixé, par exemple des nitrates, de l’ammoniac ou des acides aminés (mais pas l’azote atmosphérique qui est sous forme de diazote, N2) et du dioxygène (O2) sont également nécessaires à la plupart des organismes. Et, finalement, les éléments métaux enfermés dans les roches sont généralement inaccessibles. Le problème n’est donc pas un manque d’éléments basiques nécessaires à la vie, mais la capacité des organismes à les utiliser sous la forme qu’ils prennent à la surface de Mars. Deux exemples de cyanobactéries, d'espèces différentes, vues au microscope. La photographie rend mal leur couleur, d'un vert intense. © Cyprien Verseux Mais tous les organismes n’ont pas besoin de composés organiques : ce n’est pas le cas des cyanobactéries, par exemple. Elles peuvent, comme les plantes, faire de la photosynthèse : utiliser du dioxyde de carbone, de l’eau et de la lumière pour produire leurs propres composés organiques. Dans un désert nutritif comme Mars, cela leur donnerait un fort avantage sur les organismes hétérotrophes. Certaines espèces peuvent fixer le diazote qui, comme le dioxyde de carbone, est présent dans l’atmosphère de Mars. De plus, certaines ont la capacité d’extraire et d’utiliser les métaux présents dans des analogues de roches martiennes. La plupart – voire tous – les nutriments qui leur sont nécessaires pourraient donc être fournis directement à partir de ressources présentes sur Mars. Et puisque les cyanobactéries produisent des composés organiques, fixent l’azote et extraient des nutriments métaux des roches, pourquoi ne pas s’en servir pour nourrir des organismes hétérotrophes ? Cultiver des organismes vivants en utilisant des cyanobactéries pour transformer des ressources martiennes en milieux de culture. © Cyprien Verseux Les cyanobactéries pourraient par ailleurs être utilisées directement pour diverses applications comme la production de nourriture, de carburants et d’oxygène. Qu’en est-il des plantes ? Bien que le basalte soit la roche dominante dans le régolithe martien, et qu’une fois érodé il contribue à la formation de sols extrêmement productifs sur Terre, le sol martien devra probablement subir un traitement physicochimique et/ou biologique avant de pouvoir être utilisé comme milieu de croissance pour des plantes. Les raisons pour cela incluent sa basse capacité à retenir l’eau (à cause de l’absence de carbone organique), et le fait que ses nutriments soient peu accessibles aux racines. En plus du carbone et de nutriments métaux, le sol devra être enrichi avec d’autres éléments. De l’azote utilisable, notamment : la plupart des plantes sont incapables de fixer l’azote atmosphérique (même si certaines, principalement des légumineuses, portent des bactéries symbiotiques qui le fixent pour eux). Les plantes sont par ailleurs bien moins efficaces que les cyanobactéries en ce qui concerne l’utilisation de surface, de dioxyde de carbone et de minéraux. Elles sont plus sensibles aux conditions environnementales, nécessitent plus de main d’œuvre, se prêtent moins à l’ingénierie génétique, prennent plus de temps à redéployer en cas de perte, nécessitent une logistique plus complexe et contiennent des parties non comestibles et difficiles à recycler. Les rôles principaux des plantes dans un avant-poste humain seraient la production de nourriture et d’oxygène, qui peuvent être assurés par les cyanobactéries. Cela dit, bien que certaines cyanobactéries comestibles aient d’excellentes propriétés nutritives (déjà entendu parler de la spiruline ?), elles ne peuvent actuellement pas être utilisées comme nourriture de base à cause de leur goût que peu qualifieraient d’agréable, de leur manque de vitamine C et peut-être de certain lipides essentiels, et de leur bas ratio glucides/protéines. Ces problèmes pourraient être résolus par l’ingénierie génétique, mais les plantes ont d’autres avantages : elles permettraient la production d’aliments réconfortants et leur culture pourrait avoir un impact positif sur le moral des colons. Des cultures à petite échelles, alimentées par des nutriments produits par des cyanobactéries et par les déchets organiques produits par l’équipage, peuvent être envisagées. En résumé : grâce à la photosynthèse, à l’érosion de roches et à la fixation d’azote, les cyanobactéries pourraient être cultivées sur Mars et utilisées pour transformer la matière inorganique locale en composés disponible à d’autres microorganismes et aux plantes. Des nutriments supplémentaires proviendraient du recyclage de déchets de l’équipage. Finalement, si d’autres micronutriments (par exemples, certains cofacteurs) se révèlent impossibles à extraire sur place, les transporter depuis la Terre n’ajouterait qu’une masse négligeable à la charge du vaisseau, puisqu’ils ne sont nécessaires qu’en quantités infimes. Les pionniers pourraient donc transporter de très légers tubes contenant des cyanobactéries et, une fois atterris sur Mars, les cultiver à partir de matériaux trouvés sur place. Ces bactéries photosynthétiques seraient ensuite utilisables pour cultiver d’autres micro-organismes et des plantes, recréant ainsi un écosystème simple et capable de produire les denrées nécessaires à la colonie à partir de ressources locales. C’est l’objet principal de mes recherches. Cyprien Verseux

Le laboratoire contient de nombreux échantillons de sols terrestres et martiens. © Cirad, T. Erwin

Cyprien Verseux, l'astrobiologiste français diplômé de Sup'Biotech, vient de terminer son séjour sur Mars... à Hawaï. Avec ses cinq coéquipiers, il a participé à une expérience consistant à simuler pendant 365 jours ce que pourrait être la vie sur Mars. Le dimanche 28 août 2016, tous ont retrouvé l'air libre et sont sortis du dôme de 140 m2 à l'intérieur duquel ils ont vécu pendant cette « année martienne ». Durant cette année, il a partagé son expérience sur un blog sur le site de La Recherche, dont voici un extrait.Post 5 : Bactéries vertes sur planète rougeLe lundi 21 septembre 2015« J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. [...] » J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. Comme vous pouvez vous en douter, les plantes jouent un rôle dans ce projet. Mais le rôle principal est tenu par les cyanobactéries. Ces micro-organismes sont des bactéries vertes qui, comme les plantes, font de la photosynthèse. Bien que peu connues du public, en tout cas dans ce contexte, elles pourraient devenir des éléments clés d’un avant-poste sur Mars. Je vais essayer d’expliquer leur potentiel d’une façon accessible au large public. Si mes écrits sont trop difficiles à comprendre (un écueil classique lorsque l’on vulgarise sa propre recherche), n’hésitez pas à me le faire savoir ! Si au contraire ce que j’écris est trop basique et que vous voulez plus de détails techniques, je vous invite à lire lapublication dont cet article est tiré. Déposer des hommes sur Mars dans les prochaines décennies est maintenant un objectif réaliste. Mais si planter un drapeau et laisser une empreinte pourrait être fait avec pas grand-chose de plus que nos capacités technologiques actuelles, l’investissement est discutable. En revanche, si une intense activité scientifique est possible, les dépenses sont largement justifiées. Dans ce cas, une équipe devra passer un temps considérable sur place. Multiplier des missions à court terme n’est en effet pas une option viable : étant donnés le temps, les coûts et les difficultés associés au trajet, des bases permettant des séjours de longue durée seront probablement nécessaires. Mais si l’idée d’une présence humaine permanente est attirante, procurer les denrées nécessaires à la survie des pionniers reste un défi : les coûts de lancement ne permettent pas le ravitaillement continu d’une colonie au-delà de la Lune. Envoyer toutes les ressources nécessaires à partir de la Terre est financièrement irréaliste. La colonisation de Mars est-elle donc trop onéreuse pour être réalisable ? Peut-être pas… si l’on peut n’envoyer qu’une quantité minimale de consommables et produire le reste à partir de matériaux trouvés sur place. Les systèmes biologiques, et les micro-organismes en particulier, seront extrêmement utiles. L’être humain utilise leurs produits depuis le début de son histoire : oxygène produit par des micro-algues, aliments et boissons tels que micro-organismes comestibles et produits fermentés comme le vin et le fromage, médicaments, divers produits chimiques, biomatériaux, biocarburants, etc. Nous dépendons également d’eux pour divers procédés, par exemple le recyclage de déchets et l’extraction de certains métaux. Les micro-organismes peuvent par ailleurs se démultiplier très rapidement à partir de quantités infimes ; en envoyer quelques milligrammes suffirait donc pour en lancer des cultures sur Mars, dans des systèmes de culture clos. Mais comment les alimenter ? S’il faut envoyer des milieux nutritifs depuis la Terre le problème de la masse est déplacé, pas résolu. Heureusement, tous les éléments de base nécessaires à la vie ont été détectés sur Mars. Les nutriments métaux sont présents dans les roches. Il y a du carbone (sous forme de dioxyde de carbone et, en quantités a priori bien moindres, de méthane) de l’azote dans l’atmosphère, et des atomes de carbone supplémentaires sont présents dans la glace carbonique des calottes glaciaires et sous la surface du régolithe (le sol poudreux visible sur les images de paysages Martiens) du fait d’échanges avec l’atmosphère. De grandes quantités d’eau ont été détectées sous forme de glace dans la calotte polaire nord, sous la glace carbonique de la calotte glaciaire sud et proche de la surface à des latitudes plus tempérées, sous forme d’hydratation des minéraux, et sous forme de vapeur dans l’atmosphère. Ce sera par ailleurs un produit secondaire du métabolisme et de l’activité industrielle humains. L’énergie solaire est également présente, avec une intensité moyenne de 43% celle de la Terre. Le problème ? Une large part de ces éléments est sous une forme que la plupart des organismes ne peuvent utiliser. En particulier, beaucoup (qualifiés d’hétérotrophes et incluant les animaux tels que les hommes, ainsi que la majorité des micro-organismes) ont besoin de composés organiques comme sources de carbone et d’énergie, et la disponibilité de ceux-ci sur Mars est mal connue mais très probablement basse. De l’azote fixé, par exemple des nitrates, de l’ammoniac ou des acides aminés (mais pas l’azote atmosphérique qui est sous forme de diazote, N2) et du dioxygène (O2) sont également nécessaires à la plupart des organismes. Et, finalement, les éléments métaux enfermés dans les roches sont généralement inaccessibles. Le problème n’est donc pas un manque d’éléments basiques nécessaires à la vie, mais la capacité des organismes à les utiliser sous la forme qu’ils prennent à la surface de Mars. Deux exemples de cyanobactéries, d'espèces différentes, vues au microscope. La photographie rend mal leur couleur, d'un vert intense. © Cyprien Verseux Mais tous les organismes n’ont pas besoin de composés organiques : ce n’est pas le cas des cyanobactéries, par exemple. Elles peuvent, comme les plantes, faire de la photosynthèse : utiliser du dioxyde de carbone, de l’eau et de la lumière pour produire leurs propres composés organiques. Dans un désert nutritif comme Mars, cela leur donnerait un fort avantage sur les organismes hétérotrophes. Certaines espèces peuvent fixer le diazote qui, comme le dioxyde de carbone, est présent dans l’atmosphère de Mars. De plus, certaines ont la capacité d’extraire et d’utiliser les métaux présents dans des analogues de roches martiennes. La plupart – voire tous – les nutriments qui leur sont nécessaires pourraient donc être fournis directement à partir de ressources présentes sur Mars. Et puisque les cyanobactéries produisent des composés organiques, fixent l’azote et extraient des nutriments métaux des roches, pourquoi ne pas s’en servir pour nourrir des organismes hétérotrophes ? Cultiver des organismes vivants en utilisant des cyanobactéries pour transformer des ressources martiennes en milieux de culture. © Cyprien Verseux Les cyanobactéries pourraient par ailleurs être utilisées directement pour diverses applications comme la production de nourriture, de carburants et d’oxygène. Qu’en est-il des plantes ? Bien que le basalte soit la roche dominante dans le régolithe martien, et qu’une fois érodé il contribue à la formation de sols extrêmement productifs sur Terre, le sol martien devra probablement subir un traitement physicochimique et/ou biologique avant de pouvoir être utilisé comme milieu de croissance pour des plantes. Les raisons pour cela incluent sa basse capacité à retenir l’eau (à cause de l’absence de carbone organique), et le fait que ses nutriments soient peu accessibles aux racines. En plus du carbone et de nutriments métaux, le sol devra être enrichi avec d’autres éléments. De l’azote utilisable, notamment : la plupart des plantes sont incapables de fixer l’azote atmosphérique (même si certaines, principalement des légumineuses, portent des bactéries symbiotiques qui le fixent pour eux). Les plantes sont par ailleurs bien moins efficaces que les cyanobactéries en ce qui concerne l’utilisation de surface, de dioxyde de carbone et de minéraux. Elles sont plus sensibles aux conditions environnementales, nécessitent plus de main d’œuvre, se prêtent moins à l’ingénierie génétique, prennent plus de temps à redéployer en cas de perte, nécessitent une logistique plus complexe et contiennent des parties non comestibles et difficiles à recycler. Les rôles principaux des plantes dans un avant-poste humain seraient la production de nourriture et d’oxygène, qui peuvent être assurés par les cyanobactéries. Cela dit, bien que certaines cyanobactéries comestibles aient d’excellentes propriétés nutritives (déjà entendu parler de la spiruline ?), elles ne peuvent actuellement pas être utilisées comme nourriture de base à cause de leur goût que peu qualifieraient d’agréable, de leur manque de vitamine C et peut-être de certain lipides essentiels, et de leur bas ratio glucides/protéines. Ces problèmes pourraient être résolus par l’ingénierie génétique, mais les plantes ont d’autres avantages : elles permettraient la production d’aliments réconfortants et leur culture pourrait avoir un impact positif sur le moral des colons. Des cultures à petite échelles, alimentées par des nutriments produits par des cyanobactéries et par les déchets organiques produits par l’équipage, peuvent être envisagées. En résumé : grâce à la photosynthèse, à l’érosion de roches et à la fixation d’azote, les cyanobactéries pourraient être cultivées sur Mars et utilisées pour transformer la matière inorganique locale en composés disponible à d’autres microorganismes et aux plantes. Des nutriments supplémentaires proviendraient du recyclage de déchets de l’équipage. Finalement, si d’autres micronutriments (par exemples, certains cofacteurs) se révèlent impossibles à extraire sur place, les transporter depuis la Terre n’ajouterait qu’une masse négligeable à la charge du vaisseau, puisqu’ils ne sont nécessaires qu’en quantités infimes. Les pionniers pourraient donc transporter de très légers tubes contenant des cyanobactéries et, une fois atterris sur Mars, les cultiver à partir de matériaux trouvés sur place. Ces bactéries photosynthétiques seraient ensuite utilisables pour cultiver d’autres micro-organismes et des plantes, recréant ainsi un écosystème simple et capable de produire les denrées nécessaires à la colonie à partir de ressources locales. C’est l’objet principal de mes recherches. Cyprien Verseux

Cyprien Verseux, l'astrobiologiste français diplômé de Sup'Biotech, vient de terminer son séjour sur Mars... à Hawaï. Avec ses cinq coéquipiers, il a participé à une expérience consistant à simuler pendant 365 jours ce que pourrait être la vie sur Mars. Le dimanche 28 août 2016, tous ont retrouvé l'air libre et sont sortis du dôme de 140 m2 à l'intérieur duquel ils ont vécu pendant cette « année martienne ». Durant cette année, il a partagé son expérience sur un blog sur le site de La Recherche, dont voici un extrait.Post 5 : Bactéries vertes sur planète rougeLe lundi 21 septembre 2015« J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. [...] » J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. Comme vous pouvez vous en douter, les plantes jouent un rôle dans ce projet. Mais le rôle principal est tenu par les cyanobactéries. Ces micro-organismes sont des bactéries vertes qui, comme les plantes, font de la photosynthèse. Bien que peu connues du public, en tout cas dans ce contexte, elles pourraient devenir des éléments clés d’un avant-poste sur Mars. Je vais essayer d’expliquer leur potentiel d’une façon accessible au large public. Si mes écrits sont trop difficiles à comprendre (un écueil classique lorsque l’on vulgarise sa propre recherche), n’hésitez pas à me le faire savoir ! Si au contraire ce que j’écris est trop basique et que vous voulez plus de détails techniques, je vous invite à lire lapublication dont cet article est tiré. Déposer des hommes sur Mars dans les prochaines décennies est maintenant un objectif réaliste. Mais si planter un drapeau et laisser une empreinte pourrait être fait avec pas grand-chose de plus que nos capacités technologiques actuelles, l’investissement est discutable. En revanche, si une intense activité scientifique est possible, les dépenses sont largement justifiées. Dans ce cas, une équipe devra passer un temps considérable sur place. Multiplier des missions à court terme n’est en effet pas une option viable : étant donnés le temps, les coûts et les difficultés associés au trajet, des bases permettant des séjours de longue durée seront probablement nécessaires. Mais si l’idée d’une présence humaine permanente est attirante, procurer les denrées nécessaires à la survie des pionniers reste un défi : les coûts de lancement ne permettent pas le ravitaillement continu d’une colonie au-delà de la Lune. Envoyer toutes les ressources nécessaires à partir de la Terre est financièrement irréaliste. La colonisation de Mars est-elle donc trop onéreuse pour être réalisable ? Peut-être pas… si l’on peut n’envoyer qu’une quantité minimale de consommables et produire le reste à partir de matériaux trouvés sur place. Les systèmes biologiques, et les micro-organismes en particulier, seront extrêmement utiles. L’être humain utilise leurs produits depuis le début de son histoire : oxygène produit par des micro-algues, aliments et boissons tels que micro-organismes comestibles et produits fermentés comme le vin et le fromage, médicaments, divers produits chimiques, biomatériaux, biocarburants, etc. Nous dépendons également d’eux pour divers procédés, par exemple le recyclage de déchets et l’extraction de certains métaux. Les micro-organismes peuvent par ailleurs se démultiplier très rapidement à partir de quantités infimes ; en envoyer quelques milligrammes suffirait donc pour en lancer des cultures sur Mars, dans des systèmes de culture clos. Mais comment les alimenter ? S’il faut envoyer des milieux nutritifs depuis la Terre le problème de la masse est déplacé, pas résolu. Heureusement, tous les éléments de base nécessaires à la vie ont été détectés sur Mars. Les nutriments métaux sont présents dans les roches. Il y a du carbone (sous forme de dioxyde de carbone et, en quantités a priori bien moindres, de méthane) de l’azote dans l’atmosphère, et des atomes de carbone supplémentaires sont présents dans la glace carbonique des calottes glaciaires et sous la surface du régolithe (le sol poudreux visible sur les images de paysages Martiens) du fait d’échanges avec l’atmosphère. De grandes quantités d’eau ont été détectées sous forme de glace dans la calotte polaire nord, sous la glace carbonique de la calotte glaciaire sud et proche de la surface à des latitudes plus tempérées, sous forme d’hydratation des minéraux, et sous forme de vapeur dans l’atmosphère. Ce sera par ailleurs un produit secondaire du métabolisme et de l’activité industrielle humains. L’énergie solaire est également présente, avec une intensité moyenne de 43% celle de la Terre. Le problème ? Une large part de ces éléments est sous une forme que la plupart des organismes ne peuvent utiliser. En particulier, beaucoup (qualifiés d’hétérotrophes et incluant les animaux tels que les hommes, ainsi que la majorité des micro-organismes) ont besoin de composés organiques comme sources de carbone et d’énergie, et la disponibilité de ceux-ci sur Mars est mal connue mais très probablement basse. De l’azote fixé, par exemple des nitrates, de l’ammoniac ou des acides aminés (mais pas l’azote atmosphérique qui est sous forme de diazote, N2) et du dioxygène (O2) sont également nécessaires à la plupart des organismes. Et, finalement, les éléments métaux enfermés dans les roches sont généralement inaccessibles. Le problème n’est donc pas un manque d’éléments basiques nécessaires à la vie, mais la capacité des organismes à les utiliser sous la forme qu’ils prennent à la surface de Mars. Deux exemples de cyanobactéries, d'espèces différentes, vues au microscope. La photographie rend mal leur couleur, d'un vert intense. © Cyprien Verseux Mais tous les organismes n’ont pas besoin de composés organiques : ce n’est pas le cas des cyanobactéries, par exemple. Elles peuvent, comme les plantes, faire de la photosynthèse : utiliser du dioxyde de carbone, de l’eau et de la lumière pour produire leurs propres composés organiques. Dans un désert nutritif comme Mars, cela leur donnerait un fort avantage sur les organismes hétérotrophes. Certaines espèces peuvent fixer le diazote qui, comme le dioxyde de carbone, est présent dans l’atmosphère de Mars. De plus, certaines ont la capacité d’extraire et d’utiliser les métaux présents dans des analogues de roches martiennes. La plupart – voire tous – les nutriments qui leur sont nécessaires pourraient donc être fournis directement à partir de ressources présentes sur Mars. Et puisque les cyanobactéries produisent des composés organiques, fixent l’azote et extraient des nutriments métaux des roches, pourquoi ne pas s’en servir pour nourrir des organismes hétérotrophes ? Cultiver des organismes vivants en utilisant des cyanobactéries pour transformer des ressources martiennes en milieux de culture. © Cyprien Verseux Les cyanobactéries pourraient par ailleurs être utilisées directement pour diverses applications comme la production de nourriture, de carburants et d’oxygène. Qu’en est-il des plantes ? Bien que le basalte soit la roche dominante dans le régolithe martien, et qu’une fois érodé il contribue à la formation de sols extrêmement productifs sur Terre, le sol martien devra probablement subir un traitement physicochimique et/ou biologique avant de pouvoir être utilisé comme milieu de croissance pour des plantes. Les raisons pour cela incluent sa basse capacité à retenir l’eau (à cause de l’absence de carbone organique), et le fait que ses nutriments soient peu accessibles aux racines. En plus du carbone et de nutriments métaux, le sol devra être enrichi avec d’autres éléments. De l’azote utilisable, notamment : la plupart des plantes sont incapables de fixer l’azote atmosphérique (même si certaines, principalement des légumineuses, portent des bactéries symbiotiques qui le fixent pour eux). Les plantes sont par ailleurs bien moins efficaces que les cyanobactéries en ce qui concerne l’utilisation de surface, de dioxyde de carbone et de minéraux. Elles sont plus sensibles aux conditions environnementales, nécessitent plus de main d’œuvre, se prêtent moins à l’ingénierie génétique, prennent plus de temps à redéployer en cas de perte, nécessitent une logistique plus complexe et contiennent des parties non comestibles et difficiles à recycler. Les rôles principaux des plantes dans un avant-poste humain seraient la production de nourriture et d’oxygène, qui peuvent être assurés par les cyanobactéries. Cela dit, bien que certaines cyanobactéries comestibles aient d’excellentes propriétés nutritives (déjà entendu parler de la spiruline ?), elles ne peuvent actuellement pas être utilisées comme nourriture de base à cause de leur goût que peu qualifieraient d’agréable, de leur manque de vitamine C et peut-être de certain lipides essentiels, et de leur bas ratio glucides/protéines. Ces problèmes pourraient être résolus par l’ingénierie génétique, mais les plantes ont d’autres avantages : elles permettraient la production d’aliments réconfortants et leur culture pourrait avoir un impact positif sur le moral des colons. Des cultures à petite échelles, alimentées par des nutriments produits par des cyanobactéries et par les déchets organiques produits par l’équipage, peuvent être envisagées. En résumé : grâce à la photosynthèse, à l’érosion de roches et à la fixation d’azote, les cyanobactéries pourraient être cultivées sur Mars et utilisées pour transformer la matière inorganique locale en composés disponible à d’autres microorganismes et aux plantes. Des nutriments supplémentaires proviendraient du recyclage de déchets de l’équipage. Finalement, si d’autres micronutriments (par exemples, certains cofacteurs) se révèlent impossibles à extraire sur place, les transporter depuis la Terre n’ajouterait qu’une masse négligeable à la charge du vaisseau, puisqu’ils ne sont nécessaires qu’en quantités infimes. Les pionniers pourraient donc transporter de très légers tubes contenant des cyanobactéries et, une fois atterris sur Mars, les cultiver à partir de matériaux trouvés sur place. Ces bactéries photosynthétiques seraient ensuite utilisables pour cultiver d’autres micro-organismes et des plantes, recréant ainsi un écosystème simple et capable de produire les denrées nécessaires à la colonie à partir de ressources locales. C’est l’objet principal de mes recherches. Cyprien Verseux

Cyprien Verseux, l'astrobiologiste français diplômé de Sup'Biotech, vient de terminer son séjour sur Mars... à Hawaï. Avec ses cinq coéquipiers, il a participé à une expérience consistant à simuler pendant 365 jours ce que pourrait être la vie sur Mars. Le dimanche 28 août 2016, tous ont retrouvé l'air libre et sont sortis du dôme de 140 m2 à l'intérieur duquel ils ont vécu pendant cette « année martienne ». Durant cette année, il a partagé son expérience sur un blog sur le site de La Recherche, dont voici un extrait.Post 5 : Bactéries vertes sur planète rougeLe lundi 21 septembre 2015« J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. [...] » J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. Comme vous pouvez vous en douter, les plantes jouent un rôle dans ce projet. Mais le rôle principal est tenu par les cyanobactéries. Ces micro-organismes sont des bactéries vertes qui, comme les plantes, font de la photosynthèse. Bien que peu connues du public, en tout cas dans ce contexte, elles pourraient devenir des éléments clés d’un avant-poste sur Mars. Je vais essayer d’expliquer leur potentiel d’une façon accessible au large public. Si mes écrits sont trop difficiles à comprendre (un écueil classique lorsque l’on vulgarise sa propre recherche), n’hésitez pas à me le faire savoir ! Si au contraire ce que j’écris est trop basique et que vous voulez plus de détails techniques, je vous invite à lire lapublication dont cet article est tiré. Déposer des hommes sur Mars dans les prochaines décennies est maintenant un objectif réaliste. Mais si planter un drapeau et laisser une empreinte pourrait être fait avec pas grand-chose de plus que nos capacités technologiques actuelles, l’investissement est discutable. En revanche, si une intense activité scientifique est possible, les dépenses sont largement justifiées. Dans ce cas, une équipe devra passer un temps considérable sur place. Multiplier des missions à court terme n’est en effet pas une option viable : étant donnés le temps, les coûts et les difficultés associés au trajet, des bases permettant des séjours de longue durée seront probablement nécessaires. Mais si l’idée d’une présence humaine permanente est attirante, procurer les denrées nécessaires à la survie des pionniers reste un défi : les coûts de lancement ne permettent pas le ravitaillement continu d’une colonie au-delà de la Lune. Envoyer toutes les ressources nécessaires à partir de la Terre est financièrement irréaliste. La colonisation de Mars est-elle donc trop onéreuse pour être réalisable ? Peut-être pas… si l’on peut n’envoyer qu’une quantité minimale de consommables et produire le reste à partir de matériaux trouvés sur place. Les systèmes biologiques, et les micro-organismes en particulier, seront extrêmement utiles. L’être humain utilise leurs produits depuis le début de son histoire : oxygène produit par des micro-algues, aliments et boissons tels que micro-organismes comestibles et produits fermentés comme le vin et le fromage, médicaments, divers produits chimiques, biomatériaux, biocarburants, etc. Nous dépendons également d’eux pour divers procédés, par exemple le recyclage de déchets et l’extraction de certains métaux. Les micro-organismes peuvent par ailleurs se démultiplier très rapidement à partir de quantités infimes ; en envoyer quelques milligrammes suffirait donc pour en lancer des cultures sur Mars, dans des systèmes de culture clos. Mais comment les alimenter ? S’il faut envoyer des milieux nutritifs depuis la Terre le problème de la masse est déplacé, pas résolu. Heureusement, tous les éléments de base nécessaires à la vie ont été détectés sur Mars. Les nutriments métaux sont présents dans les roches. Il y a du carbone (sous forme de dioxyde de carbone et, en quantités a priori bien moindres, de méthane) de l’azote dans l’atmosphère, et des atomes de carbone supplémentaires sont présents dans la glace carbonique des calottes glaciaires et sous la surface du régolithe (le sol poudreux visible sur les images de paysages Martiens) du fait d’échanges avec l’atmosphère. De grandes quantités d’eau ont été détectées sous forme de glace dans la calotte polaire nord, sous la glace carbonique de la calotte glaciaire sud et proche de la surface à des latitudes plus tempérées, sous forme d’hydratation des minéraux, et sous forme de vapeur dans l’atmosphère. Ce sera par ailleurs un produit secondaire du métabolisme et de l’activité industrielle humains. L’énergie solaire est également présente, avec une intensité moyenne de 43% celle de la Terre. Le problème ? Une large part de ces éléments est sous une forme que la plupart des organismes ne peuvent utiliser. En particulier, beaucoup (qualifiés d’hétérotrophes et incluant les animaux tels que les hommes, ainsi que la majorité des micro-organismes) ont besoin de composés organiques comme sources de carbone et d’énergie, et la disponibilité de ceux-ci sur Mars est mal connue mais très probablement basse. De l’azote fixé, par exemple des nitrates, de l’ammoniac ou des acides aminés (mais pas l’azote atmosphérique qui est sous forme de diazote, N2) et du dioxygène (O2) sont également nécessaires à la plupart des organismes. Et, finalement, les éléments métaux enfermés dans les roches sont généralement inaccessibles. Le problème n’est donc pas un manque d’éléments basiques nécessaires à la vie, mais la capacité des organismes à les utiliser sous la forme qu’ils prennent à la surface de Mars. Deux exemples de cyanobactéries, d'espèces différentes, vues au microscope. La photographie rend mal leur couleur, d'un vert intense. © Cyprien Verseux Mais tous les organismes n’ont pas besoin de composés organiques : ce n’est pas le cas des cyanobactéries, par exemple. Elles peuvent, comme les plantes, faire de la photosynthèse : utiliser du dioxyde de carbone, de l’eau et de la lumière pour produire leurs propres composés organiques. Dans un désert nutritif comme Mars, cela leur donnerait un fort avantage sur les organismes hétérotrophes. Certaines espèces peuvent fixer le diazote qui, comme le dioxyde de carbone, est présent dans l’atmosphère de Mars. De plus, certaines ont la capacité d’extraire et d’utiliser les métaux présents dans des analogues de roches martiennes. La plupart – voire tous – les nutriments qui leur sont nécessaires pourraient donc être fournis directement à partir de ressources présentes sur Mars. Et puisque les cyanobactéries produisent des composés organiques, fixent l’azote et extraient des nutriments métaux des roches, pourquoi ne pas s’en servir pour nourrir des organismes hétérotrophes ? Cultiver des organismes vivants en utilisant des cyanobactéries pour transformer des ressources martiennes en milieux de culture. © Cyprien Verseux Les cyanobactéries pourraient par ailleurs être utilisées directement pour diverses applications comme la production de nourriture, de carburants et d’oxygène. Qu’en est-il des plantes ? Bien que le basalte soit la roche dominante dans le régolithe martien, et qu’une fois érodé il contribue à la formation de sols extrêmement productifs sur Terre, le sol martien devra probablement subir un traitement physicochimique et/ou biologique avant de pouvoir être utilisé comme milieu de croissance pour des plantes. Les raisons pour cela incluent sa basse capacité à retenir l’eau (à cause de l’absence de carbone organique), et le fait que ses nutriments soient peu accessibles aux racines. En plus du carbone et de nutriments métaux, le sol devra être enrichi avec d’autres éléments. De l’azote utilisable, notamment : la plupart des plantes sont incapables de fixer l’azote atmosphérique (même si certaines, principalement des légumineuses, portent des bactéries symbiotiques qui le fixent pour eux). Les plantes sont par ailleurs bien moins efficaces que les cyanobactéries en ce qui concerne l’utilisation de surface, de dioxyde de carbone et de minéraux. Elles sont plus sensibles aux conditions environnementales, nécessitent plus de main d’œuvre, se prêtent moins à l’ingénierie génétique, prennent plus de temps à redéployer en cas de perte, nécessitent une logistique plus complexe et contiennent des parties non comestibles et difficiles à recycler. Les rôles principaux des plantes dans un avant-poste humain seraient la production de nourriture et d’oxygène, qui peuvent être assurés par les cyanobactéries. Cela dit, bien que certaines cyanobactéries comestibles aient d’excellentes propriétés nutritives (déjà entendu parler de la spiruline ?), elles ne peuvent actuellement pas être utilisées comme nourriture de base à cause de leur goût que peu qualifieraient d’agréable, de leur manque de vitamine C et peut-être de certain lipides essentiels, et de leur bas ratio glucides/protéines. Ces problèmes pourraient être résolus par l’ingénierie génétique, mais les plantes ont d’autres avantages : elles permettraient la production d’aliments réconfortants et leur culture pourrait avoir un impact positif sur le moral des colons. Des cultures à petite échelles, alimentées par des nutriments produits par des cyanobactéries et par les déchets organiques produits par l’équipage, peuvent être envisagées. En résumé : grâce à la photosynthèse, à l’érosion de roches et à la fixation d’azote, les cyanobactéries pourraient être cultivées sur Mars et utilisées pour transformer la matière inorganique locale en composés disponible à d’autres microorganismes et aux plantes. Des nutriments supplémentaires proviendraient du recyclage de déchets de l’équipage. Finalement, si d’autres micronutriments (par exemples, certains cofacteurs) se révèlent impossibles à extraire sur place, les transporter depuis la Terre n’ajouterait qu’une masse négligeable à la charge du vaisseau, puisqu’ils ne sont nécessaires qu’en quantités infimes. Les pionniers pourraient donc transporter de très légers tubes contenant des cyanobactéries et, une fois atterris sur Mars, les cultiver à partir de matériaux trouvés sur place. Ces bactéries photosynthétiques seraient ensuite utilisables pour cultiver d’autres micro-organismes et des plantes, recréant ainsi un écosystème simple et capable de produire les denrées nécessaires à la colonie à partir de ressources locales. C’est l’objet principal de mes recherches. Cyprien Verseux

Cyprien Verseux, l'astrobiologiste français diplômé de Sup'Biotech, vient de terminer son séjour sur Mars... à Hawaï. Avec ses cinq coéquipiers, il a participé à une expérience consistant à simuler pendant 365 jours ce que pourrait être la vie sur Mars. Le dimanche 28 août 2016, tous ont retrouvé l'air libre et sont sortis du dôme de 140 m2 à l'intérieur duquel ils ont vécu pendant cette « année martienne ». Durant cette année, il a partagé son expérience sur un blog sur le site de La Recherche, dont voici un extrait.Post 5 : Bactéries vertes sur planète rougeLe lundi 21 septembre 2015« J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. [...] » J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. Comme vous pouvez vous en douter, les plantes jouent un rôle dans ce projet. Mais le rôle principal est tenu par les cyanobactéries. Ces micro-organismes sont des bactéries vertes qui, comme les plantes, font de la photosynthèse. Bien que peu connues du public, en tout cas dans ce contexte, elles pourraient devenir des éléments clés d’un avant-poste sur Mars. Je vais essayer d’expliquer leur potentiel d’une façon accessible au large public. Si mes écrits sont trop difficiles à comprendre (un écueil classique lorsque l’on vulgarise sa propre recherche), n’hésitez pas à me le faire savoir ! Si au contraire ce que j’écris est trop basique et que vous voulez plus de détails techniques, je vous invite à lire lapublication dont cet article est tiré. Déposer des hommes sur Mars dans les prochaines décennies est maintenant un objectif réaliste. Mais si planter un drapeau et laisser une empreinte pourrait être fait avec pas grand-chose de plus que nos capacités technologiques actuelles, l’investissement est discutable. En revanche, si une intense activité scientifique est possible, les dépenses sont largement justifiées. Dans ce cas, une équipe devra passer un temps considérable sur place. Multiplier des missions à court terme n’est en effet pas une option viable : étant donnés le temps, les coûts et les difficultés associés au trajet, des bases permettant des séjours de longue durée seront probablement nécessaires. Mais si l’idée d’une présence humaine permanente est attirante, procurer les denrées nécessaires à la survie des pionniers reste un défi : les coûts de lancement ne permettent pas le ravitaillement continu d’une colonie au-delà de la Lune. Envoyer toutes les ressources nécessaires à partir de la Terre est financièrement irréaliste. La colonisation de Mars est-elle donc trop onéreuse pour être réalisable ? Peut-être pas… si l’on peut n’envoyer qu’une quantité minimale de consommables et produire le reste à partir de matériaux trouvés sur place. Les systèmes biologiques, et les micro-organismes en particulier, seront extrêmement utiles. L’être humain utilise leurs produits depuis le début de son histoire : oxygène produit par des micro-algues, aliments et boissons tels que micro-organismes comestibles et produits fermentés comme le vin et le fromage, médicaments, divers produits chimiques, biomatériaux, biocarburants, etc. Nous dépendons également d’eux pour divers procédés, par exemple le recyclage de déchets et l’extraction de certains métaux. Les micro-organismes peuvent par ailleurs se démultiplier très rapidement à partir de quantités infimes ; en envoyer quelques milligrammes suffirait donc pour en lancer des cultures sur Mars, dans des systèmes de culture clos. Mais comment les alimenter ? S’il faut envoyer des milieux nutritifs depuis la Terre le problème de la masse est déplacé, pas résolu. Heureusement, tous les éléments de base nécessaires à la vie ont été détectés sur Mars. Les nutriments métaux sont présents dans les roches. Il y a du carbone (sous forme de dioxyde de carbone et, en quantités a priori bien moindres, de méthane) de l’azote dans l’atmosphère, et des atomes de carbone supplémentaires sont présents dans la glace carbonique des calottes glaciaires et sous la surface du régolithe (le sol poudreux visible sur les images de paysages Martiens) du fait d’échanges avec l’atmosphère. De grandes quantités d’eau ont été détectées sous forme de glace dans la calotte polaire nord, sous la glace carbonique de la calotte glaciaire sud et proche de la surface à des latitudes plus tempérées, sous forme d’hydratation des minéraux, et sous forme de vapeur dans l’atmosphère. Ce sera par ailleurs un produit secondaire du métabolisme et de l’activité industrielle humains. L’énergie solaire est également présente, avec une intensité moyenne de 43% celle de la Terre. Le problème ? Une large part de ces éléments est sous une forme que la plupart des organismes ne peuvent utiliser. En particulier, beaucoup (qualifiés d’hétérotrophes et incluant les animaux tels que les hommes, ainsi que la majorité des micro-organismes) ont besoin de composés organiques comme sources de carbone et d’énergie, et la disponibilité de ceux-ci sur Mars est mal connue mais très probablement basse. De l’azote fixé, par exemple des nitrates, de l’ammoniac ou des acides aminés (mais pas l’azote atmosphérique qui est sous forme de diazote, N2) et du dioxygène (O2) sont également nécessaires à la plupart des organismes. Et, finalement, les éléments métaux enfermés dans les roches sont généralement inaccessibles. Le problème n’est donc pas un manque d’éléments basiques nécessaires à la vie, mais la capacité des organismes à les utiliser sous la forme qu’ils prennent à la surface de Mars. Deux exemples de cyanobactéries, d'espèces différentes, vues au microscope. La photographie rend mal leur couleur, d'un vert intense. © Cyprien Verseux Mais tous les organismes n’ont pas besoin de composés organiques : ce n’est pas le cas des cyanobactéries, par exemple. Elles peuvent, comme les plantes, faire de la photosynthèse : utiliser du dioxyde de carbone, de l’eau et de la lumière pour produire leurs propres composés organiques. Dans un désert nutritif comme Mars, cela leur donnerait un fort avantage sur les organismes hétérotrophes. Certaines espèces peuvent fixer le diazote qui, comme le dioxyde de carbone, est présent dans l’atmosphère de Mars. De plus, certaines ont la capacité d’extraire et d’utiliser les métaux présents dans des analogues de roches martiennes. La plupart – voire tous – les nutriments qui leur sont nécessaires pourraient donc être fournis directement à partir de ressources présentes sur Mars. Et puisque les cyanobactéries produisent des composés organiques, fixent l’azote et extraient des nutriments métaux des roches, pourquoi ne pas s’en servir pour nourrir des organismes hétérotrophes ? Cultiver des organismes vivants en utilisant des cyanobactéries pour transformer des ressources martiennes en milieux de culture. © Cyprien Verseux Les cyanobactéries pourraient par ailleurs être utilisées directement pour diverses applications comme la production de nourriture, de carburants et d’oxygène. Qu’en est-il des plantes ? Bien que le basalte soit la roche dominante dans le régolithe martien, et qu’une fois érodé il contribue à la formation de sols extrêmement productifs sur Terre, le sol martien devra probablement subir un traitement physicochimique et/ou biologique avant de pouvoir être utilisé comme milieu de croissance pour des plantes. Les raisons pour cela incluent sa basse capacité à retenir l’eau (à cause de l’absence de carbone organique), et le fait que ses nutriments soient peu accessibles aux racines. En plus du carbone et de nutriments métaux, le sol devra être enrichi avec d’autres éléments. De l’azote utilisable, notamment : la plupart des plantes sont incapables de fixer l’azote atmosphérique (même si certaines, principalement des légumineuses, portent des bactéries symbiotiques qui le fixent pour eux). Les plantes sont par ailleurs bien moins efficaces que les cyanobactéries en ce qui concerne l’utilisation de surface, de dioxyde de carbone et de minéraux. Elles sont plus sensibles aux conditions environnementales, nécessitent plus de main d’œuvre, se prêtent moins à l’ingénierie génétique, prennent plus de temps à redéployer en cas de perte, nécessitent une logistique plus complexe et contiennent des parties non comestibles et difficiles à recycler. Les rôles principaux des plantes dans un avant-poste humain seraient la production de nourriture et d’oxygène, qui peuvent être assurés par les cyanobactéries. Cela dit, bien que certaines cyanobactéries comestibles aient d’excellentes propriétés nutritives (déjà entendu parler de la spiruline ?), elles ne peuvent actuellement pas être utilisées comme nourriture de base à cause de leur goût que peu qualifieraient d’agréable, de leur manque de vitamine C et peut-être de certain lipides essentiels, et de leur bas ratio glucides/protéines. Ces problèmes pourraient être résolus par l’ingénierie génétique, mais les plantes ont d’autres avantages : elles permettraient la production d’aliments réconfortants et leur culture pourrait avoir un impact positif sur le moral des colons. Des cultures à petite échelles, alimentées par des nutriments produits par des cyanobactéries et par les déchets organiques produits par l’équipage, peuvent être envisagées. En résumé : grâce à la photosynthèse, à l’érosion de roches et à la fixation d’azote, les cyanobactéries pourraient être cultivées sur Mars et utilisées pour transformer la matière inorganique locale en composés disponible à d’autres microorganismes et aux plantes. Des nutriments supplémentaires proviendraient du recyclage de déchets de l’équipage. Finalement, si d’autres micronutriments (par exemples, certains cofacteurs) se révèlent impossibles à extraire sur place, les transporter depuis la Terre n’ajouterait qu’une masse négligeable à la charge du vaisseau, puisqu’ils ne sont nécessaires qu’en quantités infimes. Les pionniers pourraient donc transporter de très légers tubes contenant des cyanobactéries et, une fois atterris sur Mars, les cultiver à partir de matériaux trouvés sur place. Ces bactéries photosynthétiques seraient ensuite utilisables pour cultiver d’autres micro-organismes et des plantes, recréant ainsi un écosystème simple et capable de produire les denrées nécessaires à la colonie à partir de ressources locales. C’est l’objet principal de mes recherches. Cyprien Verseux

Cyprien Verseux, l'astrobiologiste français diplômé de Sup'Biotech, vient de terminer son séjour sur Mars... à Hawaï. Avec ses cinq coéquipiers, il a participé à une expérience consistant à simuler pendant 365 jours ce que pourrait être la vie sur Mars. Le dimanche 28 août 2016, tous ont retrouvé l'air libre et sont sortis du dôme de 140 m2 à l'intérieur duquel ils ont vécu pendant cette « année martienne ». Durant cette année, il a partagé son expérience sur un blog sur le site de La Recherche, dont voici un extrait.Post 5 : Bactéries vertes sur planète rougeLe lundi 21 septembre 2015« J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. [...] » J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. Comme vous pouvez vous en douter, les plantes jouent un rôle dans ce projet. Mais le rôle principal est tenu par les cyanobactéries. Ces micro-organismes sont des bactéries vertes qui, comme les plantes, font de la photosynthèse. Bien que peu connues du public, en tout cas dans ce contexte, elles pourraient devenir des éléments clés d’un avant-poste sur Mars. Je vais essayer d’expliquer leur potentiel d’une façon accessible au large public. Si mes écrits sont trop difficiles à comprendre (un écueil classique lorsque l’on vulgarise sa propre recherche), n’hésitez pas à me le faire savoir ! Si au contraire ce que j’écris est trop basique et que vous voulez plus de détails techniques, je vous invite à lire lapublication dont cet article est tiré. Déposer des hommes sur Mars dans les prochaines décennies est maintenant un objectif réaliste. Mais si planter un drapeau et laisser une empreinte pourrait être fait avec pas grand-chose de plus que nos capacités technologiques actuelles, l’investissement est discutable. En revanche, si une intense activité scientifique est possible, les dépenses sont largement justifiées. Dans ce cas, une équipe devra passer un temps considérable sur place. Multiplier des missions à court terme n’est en effet pas une option viable : étant donnés le temps, les coûts et les difficultés associés au trajet, des bases permettant des séjours de longue durée seront probablement nécessaires. Mais si l’idée d’une présence humaine permanente est attirante, procurer les denrées nécessaires à la survie des pionniers reste un défi : les coûts de lancement ne permettent pas le ravitaillement continu d’une colonie au-delà de la Lune. Envoyer toutes les ressources nécessaires à partir de la Terre est financièrement irréaliste. La colonisation de Mars est-elle donc trop onéreuse pour être réalisable ? Peut-être pas… si l’on peut n’envoyer qu’une quantité minimale de consommables et produire le reste à partir de matériaux trouvés sur place. Les systèmes biologiques, et les micro-organismes en particulier, seront extrêmement utiles. L’être humain utilise leurs produits depuis le début de son histoire : oxygène produit par des micro-algues, aliments et boissons tels que micro-organismes comestibles et produits fermentés comme le vin et le fromage, médicaments, divers produits chimiques, biomatériaux, biocarburants, etc. Nous dépendons également d’eux pour divers procédés, par exemple le recyclage de déchets et l’extraction de certains métaux. Les micro-organismes peuvent par ailleurs se démultiplier très rapidement à partir de quantités infimes ; en envoyer quelques milligrammes suffirait donc pour en lancer des cultures sur Mars, dans des systèmes de culture clos. Mais comment les alimenter ? S’il faut envoyer des milieux nutritifs depuis la Terre le problème de la masse est déplacé, pas résolu. Heureusement, tous les éléments de base nécessaires à la vie ont été détectés sur Mars. Les nutriments métaux sont présents dans les roches. Il y a du carbone (sous forme de dioxyde de carbone et, en quantités a priori bien moindres, de méthane) de l’azote dans l’atmosphère, et des atomes de carbone supplémentaires sont présents dans la glace carbonique des calottes glaciaires et sous la surface du régolithe (le sol poudreux visible sur les images de paysages Martiens) du fait d’échanges avec l’atmosphère. De grandes quantités d’eau ont été détectées sous forme de glace dans la calotte polaire nord, sous la glace carbonique de la calotte glaciaire sud et proche de la surface à des latitudes plus tempérées, sous forme d’hydratation des minéraux, et sous forme de vapeur dans l’atmosphère. Ce sera par ailleurs un produit secondaire du métabolisme et de l’activité industrielle humains. L’énergie solaire est également présente, avec une intensité moyenne de 43% celle de la Terre. Le problème ? Une large part de ces éléments est sous une forme que la plupart des organismes ne peuvent utiliser. En particulier, beaucoup (qualifiés d’hétérotrophes et incluant les animaux tels que les hommes, ainsi que la majorité des micro-organismes) ont besoin de composés organiques comme sources de carbone et d’énergie, et la disponibilité de ceux-ci sur Mars est mal connue mais très probablement basse. De l’azote fixé, par exemple des nitrates, de l’ammoniac ou des acides aminés (mais pas l’azote atmosphérique qui est sous forme de diazote, N2) et du dioxygène (O2) sont également nécessaires à la plupart des organismes. Et, finalement, les éléments métaux enfermés dans les roches sont généralement inaccessibles. Le problème n’est donc pas un manque d’éléments basiques nécessaires à la vie, mais la capacité des organismes à les utiliser sous la forme qu’ils prennent à la surface de Mars. Deux exemples de cyanobactéries, d'espèces différentes, vues au microscope. La photographie rend mal leur couleur, d'un vert intense. © Cyprien Verseux Mais tous les organismes n’ont pas besoin de composés organiques : ce n’est pas le cas des cyanobactéries, par exemple. Elles peuvent, comme les plantes, faire de la photosynthèse : utiliser du dioxyde de carbone, de l’eau et de la lumière pour produire leurs propres composés organiques. Dans un désert nutritif comme Mars, cela leur donnerait un fort avantage sur les organismes hétérotrophes. Certaines espèces peuvent fixer le diazote qui, comme le dioxyde de carbone, est présent dans l’atmosphère de Mars. De plus, certaines ont la capacité d’extraire et d’utiliser les métaux présents dans des analogues de roches martiennes. La plupart – voire tous – les nutriments qui leur sont nécessaires pourraient donc être fournis directement à partir de ressources présentes sur Mars. Et puisque les cyanobactéries produisent des composés organiques, fixent l’azote et extraient des nutriments métaux des roches, pourquoi ne pas s’en servir pour nourrir des organismes hétérotrophes ? Cultiver des organismes vivants en utilisant des cyanobactéries pour transformer des ressources martiennes en milieux de culture. © Cyprien Verseux Les cyanobactéries pourraient par ailleurs être utilisées directement pour diverses applications comme la production de nourriture, de carburants et d’oxygène. Qu’en est-il des plantes ? Bien que le basalte soit la roche dominante dans le régolithe martien, et qu’une fois érodé il contribue à la formation de sols extrêmement productifs sur Terre, le sol martien devra probablement subir un traitement physicochimique et/ou biologique avant de pouvoir être utilisé comme milieu de croissance pour des plantes. Les raisons pour cela incluent sa basse capacité à retenir l’eau (à cause de l’absence de carbone organique), et le fait que ses nutriments soient peu accessibles aux racines. En plus du carbone et de nutriments métaux, le sol devra être enrichi avec d’autres éléments. De l’azote utilisable, notamment : la plupart des plantes sont incapables de fixer l’azote atmosphérique (même si certaines, principalement des légumineuses, portent des bactéries symbiotiques qui le fixent pour eux). Les plantes sont par ailleurs bien moins efficaces que les cyanobactéries en ce qui concerne l’utilisation de surface, de dioxyde de carbone et de minéraux. Elles sont plus sensibles aux conditions environnementales, nécessitent plus de main d’œuvre, se prêtent moins à l’ingénierie génétique, prennent plus de temps à redéployer en cas de perte, nécessitent une logistique plus complexe et contiennent des parties non comestibles et difficiles à recycler. Les rôles principaux des plantes dans un avant-poste humain seraient la production de nourriture et d’oxygène, qui peuvent être assurés par les cyanobactéries. Cela dit, bien que certaines cyanobactéries comestibles aient d’excellentes propriétés nutritives (déjà entendu parler de la spiruline ?), elles ne peuvent actuellement pas être utilisées comme nourriture de base à cause de leur goût que peu qualifieraient d’agréable, de leur manque de vitamine C et peut-être de certain lipides essentiels, et de leur bas ratio glucides/protéines. Ces problèmes pourraient être résolus par l’ingénierie génétique, mais les plantes ont d’autres avantages : elles permettraient la production d’aliments réconfortants et leur culture pourrait avoir un impact positif sur le moral des colons. Des cultures à petite échelles, alimentées par des nutriments produits par des cyanobactéries et par les déchets organiques produits par l’équipage, peuvent être envisagées. En résumé : grâce à la photosynthèse, à l’érosion de roches et à la fixation d’azote, les cyanobactéries pourraient être cultivées sur Mars et utilisées pour transformer la matière inorganique locale en composés disponible à d’autres microorganismes et aux plantes. Des nutriments supplémentaires proviendraient du recyclage de déchets de l’équipage. Finalement, si d’autres micronutriments (par exemples, certains cofacteurs) se révèlent impossibles à extraire sur place, les transporter depuis la Terre n’ajouterait qu’une masse négligeable à la charge du vaisseau, puisqu’ils ne sont nécessaires qu’en quantités infimes. Les pionniers pourraient donc transporter de très légers tubes contenant des cyanobactéries et, une fois atterris sur Mars, les cultiver à partir de matériaux trouvés sur place. Ces bactéries photosynthétiques seraient ensuite utilisables pour cultiver d’autres micro-organismes et des plantes, recréant ainsi un écosystème simple et capable de produire les denrées nécessaires à la colonie à partir de ressources locales. C’est l’objet principal de mes recherches. Cyprien Verseux

Cyprien Verseux, l'astrobiologiste français diplômé de Sup'Biotech, vient de terminer son séjour sur Mars... à Hawaï. Avec ses cinq coéquipiers, il a participé à une expérience consistant à simuler pendant 365 jours ce que pourrait être la vie sur Mars. Le dimanche 28 août 2016, tous ont retrouvé l'air libre et sont sortis du dôme de 140 m2 à l'intérieur duquel ils ont vécu pendant cette « année martienne ». Durant cette année, il a partagé son expérience sur un blog sur le site de La Recherche, dont voici un extrait.Post 5 : Bactéries vertes sur planète rougeLe lundi 21 septembre 2015« J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. [...] » J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. Comme vous pouvez vous en douter, les plantes jouent un rôle dans ce projet. Mais le rôle principal est tenu par les cyanobactéries. Ces micro-organismes sont des bactéries vertes qui, comme les plantes, font de la photosynthèse. Bien que peu connues du public, en tout cas dans ce contexte, elles pourraient devenir des éléments clés d’un avant-poste sur Mars. Je vais essayer d’expliquer leur potentiel d’une façon accessible au large public. Si mes écrits sont trop difficiles à comprendre (un écueil classique lorsque l’on vulgarise sa propre recherche), n’hésitez pas à me le faire savoir ! Si au contraire ce que j’écris est trop basique et que vous voulez plus de détails techniques, je vous invite à lire lapublication dont cet article est tiré. Déposer des hommes sur Mars dans les prochaines décennies est maintenant un objectif réaliste. Mais si planter un drapeau et laisser une empreinte pourrait être fait avec pas grand-chose de plus que nos capacités technologiques actuelles, l’investissement est discutable. En revanche, si une intense activité scientifique est possible, les dépenses sont largement justifiées. Dans ce cas, une équipe devra passer un temps considérable sur place. Multiplier des missions à court terme n’est en effet pas une option viable : étant donnés le temps, les coûts et les difficultés associés au trajet, des bases permettant des séjours de longue durée seront probablement nécessaires. Mais si l’idée d’une présence humaine permanente est attirante, procurer les denrées nécessaires à la survie des pionniers reste un défi : les coûts de lancement ne permettent pas le ravitaillement continu d’une colonie au-delà de la Lune. Envoyer toutes les ressources nécessaires à partir de la Terre est financièrement irréaliste. La colonisation de Mars est-elle donc trop onéreuse pour être réalisable ? Peut-être pas… si l’on peut n’envoyer qu’une quantité minimale de consommables et produire le reste à partir de matériaux trouvés sur place. Les systèmes biologiques, et les micro-organismes en particulier, seront extrêmement utiles. L’être humain utilise leurs produits depuis le début de son histoire : oxygène produit par des micro-algues, aliments et boissons tels que micro-organismes comestibles et produits fermentés comme le vin et le fromage, médicaments, divers produits chimiques, biomatériaux, biocarburants, etc. Nous dépendons également d’eux pour divers procédés, par exemple le recyclage de déchets et l’extraction de certains métaux. Les micro-organismes peuvent par ailleurs se démultiplier très rapidement à partir de quantités infimes ; en envoyer quelques milligrammes suffirait donc pour en lancer des cultures sur Mars, dans des systèmes de culture clos. Mais comment les alimenter ? S’il faut envoyer des milieux nutritifs depuis la Terre le problème de la masse est déplacé, pas résolu. Heureusement, tous les éléments de base nécessaires à la vie ont été détectés sur Mars. Les nutriments métaux sont présents dans les roches. Il y a du carbone (sous forme de dioxyde de carbone et, en quantités a priori bien moindres, de méthane) de l’azote dans l’atmosphère, et des atomes de carbone supplémentaires sont présents dans la glace carbonique des calottes glaciaires et sous la surface du régolithe (le sol poudreux visible sur les images de paysages Martiens) du fait d’échanges avec l’atmosphère. De grandes quantités d’eau ont été détectées sous forme de glace dans la calotte polaire nord, sous la glace carbonique de la calotte glaciaire sud et proche de la surface à des latitudes plus tempérées, sous forme d’hydratation des minéraux, et sous forme de vapeur dans l’atmosphère. Ce sera par ailleurs un produit secondaire du métabolisme et de l’activité industrielle humains. L’énergie solaire est également présente, avec une intensité moyenne de 43% celle de la Terre. Le problème ? Une large part de ces éléments est sous une forme que la plupart des organismes ne peuvent utiliser. En particulier, beaucoup (qualifiés d’hétérotrophes et incluant les animaux tels que les hommes, ainsi que la majorité des micro-organismes) ont besoin de composés organiques comme sources de carbone et d’énergie, et la disponibilité de ceux-ci sur Mars est mal connue mais très probablement basse. De l’azote fixé, par exemple des nitrates, de l’ammoniac ou des acides aminés (mais pas l’azote atmosphérique qui est sous forme de diazote, N2) et du dioxygène (O2) sont également nécessaires à la plupart des organismes. Et, finalement, les éléments métaux enfermés dans les roches sont généralement inaccessibles. Le problème n’est donc pas un manque d’éléments basiques nécessaires à la vie, mais la capacité des organismes à les utiliser sous la forme qu’ils prennent à la surface de Mars. Deux exemples de cyanobactéries, d'espèces différentes, vues au microscope. La photographie rend mal leur couleur, d'un vert intense. © Cyprien Verseux Mais tous les organismes n’ont pas besoin de composés organiques : ce n’est pas le cas des cyanobactéries, par exemple. Elles peuvent, comme les plantes, faire de la photosynthèse : utiliser du dioxyde de carbone, de l’eau et de la lumière pour produire leurs propres composés organiques. Dans un désert nutritif comme Mars, cela leur donnerait un fort avantage sur les organismes hétérotrophes. Certaines espèces peuvent fixer le diazote qui, comme le dioxyde de carbone, est présent dans l’atmosphère de Mars. De plus, certaines ont la capacité d’extraire et d’utiliser les métaux présents dans des analogues de roches martiennes. La plupart – voire tous – les nutriments qui leur sont nécessaires pourraient donc être fournis directement à partir de ressources présentes sur Mars. Et puisque les cyanobactéries produisent des composés organiques, fixent l’azote et extraient des nutriments métaux des roches, pourquoi ne pas s’en servir pour nourrir des organismes hétérotrophes ? Cultiver des organismes vivants en utilisant des cyanobactéries pour transformer des ressources martiennes en milieux de culture. © Cyprien Verseux Les cyanobactéries pourraient par ailleurs être utilisées directement pour diverses applications comme la production de nourriture, de carburants et d’oxygène. Qu’en est-il des plantes ? Bien que le basalte soit la roche dominante dans le régolithe martien, et qu’une fois érodé il contribue à la formation de sols extrêmement productifs sur Terre, le sol martien devra probablement subir un traitement physicochimique et/ou biologique avant de pouvoir être utilisé comme milieu de croissance pour des plantes. Les raisons pour cela incluent sa basse capacité à retenir l’eau (à cause de l’absence de carbone organique), et le fait que ses nutriments soient peu accessibles aux racines. En plus du carbone et de nutriments métaux, le sol devra être enrichi avec d’autres éléments. De l’azote utilisable, notamment : la plupart des plantes sont incapables de fixer l’azote atmosphérique (même si certaines, principalement des légumineuses, portent des bactéries symbiotiques qui le fixent pour eux). Les plantes sont par ailleurs bien moins efficaces que les cyanobactéries en ce qui concerne l’utilisation de surface, de dioxyde de carbone et de minéraux. Elles sont plus sensibles aux conditions environnementales, nécessitent plus de main d’œuvre, se prêtent moins à l’ingénierie génétique, prennent plus de temps à redéployer en cas de perte, nécessitent une logistique plus complexe et contiennent des parties non comestibles et difficiles à recycler. Les rôles principaux des plantes dans un avant-poste humain seraient la production de nourriture et d’oxygène, qui peuvent être assurés par les cyanobactéries. Cela dit, bien que certaines cyanobactéries comestibles aient d’excellentes propriétés nutritives (déjà entendu parler de la spiruline ?), elles ne peuvent actuellement pas être utilisées comme nourriture de base à cause de leur goût que peu qualifieraient d’agréable, de leur manque de vitamine C et peut-être de certain lipides essentiels, et de leur bas ratio glucides/protéines. Ces problèmes pourraient être résolus par l’ingénierie génétique, mais les plantes ont d’autres avantages : elles permettraient la production d’aliments réconfortants et leur culture pourrait avoir un impact positif sur le moral des colons. Des cultures à petite échelles, alimentées par des nutriments produits par des cyanobactéries et par les déchets organiques produits par l’équipage, peuvent être envisagées. En résumé : grâce à la photosynthèse, à l’érosion de roches et à la fixation d’azote, les cyanobactéries pourraient être cultivées sur Mars et utilisées pour transformer la matière inorganique locale en composés disponible à d’autres microorganismes et aux plantes. Des nutriments supplémentaires proviendraient du recyclage de déchets de l’équipage. Finalement, si d’autres micronutriments (par exemples, certains cofacteurs) se révèlent impossibles à extraire sur place, les transporter depuis la Terre n’ajouterait qu’une masse négligeable à la charge du vaisseau, puisqu’ils ne sont nécessaires qu’en quantités infimes. Les pionniers pourraient donc transporter de très légers tubes contenant des cyanobactéries et, une fois atterris sur Mars, les cultiver à partir de matériaux trouvés sur place. Ces bactéries photosynthétiques seraient ensuite utilisables pour cultiver d’autres micro-organismes et des plantes, recréant ainsi un écosystème simple et capable de produire les denrées nécessaires à la colonie à partir de ressources locales. C’est l’objet principal de mes recherches. Cyprien Verseux

Matt Damon dans Seul sur Mars (Ridley Scott)

Le laboratoire contient de nombreux échantillons de sols terrestres et martiens.

Cyprien Verseux, l'astrobiologiste français diplômé de Sup'Biotech, vient de terminer son séjour sur Mars... à Hawaï. Avec ses cinq coéquipiers, il a participé à une expérience consistant à simuler pendant 365 jours ce que pourrait être la vie sur Mars. Le dimanche 28 août 2016, tous ont retrouvé l'air libre et sont sortis du dôme de 140 m2 à l'intérieur duquel ils ont vécu pendant cette « année martienne ». Durant cette année, il a partagé son expérience sur un blog sur le site de La Recherche, dont voici un extrait.Post 5 : Bactéries vertes sur planète rougeLe lundi 21 septembre 2015« J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. [...] » J’ai déjà mentionné qu’une partie de mes travaux visait à mettre au point un système permettant de produire des ressources sur Mars à partir des matériaux présents sur place. Comme vous pouvez vous en douter, les plantes jouent un rôle dans ce projet. Mais le rôle principal est tenu par les cyanobactéries. Ces micro-organismes sont des bactéries vertes qui, comme les plantes, font de la photosynthèse. Bien que peu connues du public, en tout cas dans ce contexte, elles pourraient devenir des éléments clés d’un avant-poste sur Mars. Je vais essayer d’expliquer leur potentiel d’une façon accessible au large public. Si mes écrits sont trop difficiles à comprendre (un écueil classique lorsque l’on vulgarise sa propre recherche), n’hésitez pas à me le faire savoir ! Si au contraire ce que j’écris est trop basique et que vous voulez plus de détails techniques, je vous invite à lire lapublication dont cet article est tiré. Déposer des hommes sur Mars dans les prochaines décennies est maintenant un objectif réaliste. Mais si planter un drapeau et laisser une empreinte pourrait être fait avec pas grand-chose de plus que nos capacités technologiques actuelles, l’investissement est discutable. En revanche, si une intense activité scientifique est possible, les dépenses sont largement justifiées. Dans ce cas, une équipe devra passer un temps considérable sur place. Multiplier des missions à court terme n’est en effet pas une option viable : étant donnés le temps, les coûts et les difficultés associés au trajet, des bases permettant des séjours de longue durée seront probablement nécessaires. Mais si l’idée d’une présence humaine permanente est attirante, procurer les denrées nécessaires à la survie des pionniers reste un défi : les coûts de lancement ne permettent pas le ravitaillement continu d’une colonie au-delà de la Lune. Envoyer toutes les ressources nécessaires à partir de la Terre est financièrement irréaliste. La colonisation de Mars est-elle donc trop onéreuse pour être réalisable ? Peut-être pas… si l’on peut n’envoyer qu’une quantité minimale de consommables et produire le reste à partir de matériaux trouvés sur place. Les systèmes biologiques, et les micro-organismes en particulier, seront extrêmement utiles. L’être humain utilise leurs produits depuis le début de son histoire : oxygène produit par des micro-algues, aliments et boissons tels que micro-organismes comestibles et produits fermentés comme le vin et le fromage, médicaments, divers produits chimiques, biomatériaux, biocarburants, etc. Nous dépendons également d’eux pour divers procédés, par exemple le recyclage de déchets et l’extraction de certains métaux. Les micro-organismes peuvent par ailleurs se démultiplier très rapidement à partir de quantités infimes ; en envoyer quelques milligrammes suffirait donc pour en lancer des cultures sur Mars, dans des systèmes de culture clos. Mais comment les alimenter ? S’il faut envoyer des milieux nutritifs depuis la Terre le problème de la masse est déplacé, pas résolu. Heureusement, tous les éléments de base nécessaires à la vie ont été détectés sur Mars. Les nutriments métaux sont présents dans les roches. Il y a du carbone (sous forme de dioxyde de carbone et, en quantités a priori bien moindres, de méthane) de l’azote dans l’atmosphère, et des atomes de carbone supplémentaires sont présents dans la glace carbonique des calottes glaciaires et sous la surface du régolithe (le sol poudreux visible sur les images de paysages Martiens) du fait d’échanges avec l’atmosphère. De grandes quantités d’eau ont été détectées sous forme de glace dans la calotte polaire nord, sous la glace carbonique de la calotte glaciaire sud et proche de la surface à des latitudes plus tempérées, sous forme d’hydratation des minéraux, et sous forme de vapeur dans l’atmosphère. Ce sera par ailleurs un produit secondaire du métabolisme et de l’activité industrielle humains. L’énergie solaire est également présente, avec une intensité moyenne de 43% celle de la Terre. Le problème ? Une large part de ces éléments est sous une forme que la plupart des organismes ne peuvent utiliser. En particulier, beaucoup (qualifiés d’hétérotrophes et incluant les animaux tels que les hommes, ainsi que la majorité des micro-organismes) ont besoin de composés organiques comme sources de carbone et d’énergie, et la disponibilité de ceux-ci sur Mars est mal connue mais très probablement basse. De l’azote fixé, par exemple des nitrates, de l’ammoniac ou des acides aminés (mais pas l’azote atmosphérique qui est sous forme de diazote, N2) et du dioxygène (O2) sont également nécessaires à la plupart des organismes. Et, finalement, les éléments métaux enfermés dans les roches sont généralement inaccessibles. Le problème n’est donc pas un manque d’éléments basiques nécessaires à la vie, mais la capacité des organismes à les utiliser sous la forme qu’ils prennent à la surface de Mars. Deux exemples de cyanobactéries, d'espèces différentes, vues au microscope. La photographie rend mal leur couleur, d'un vert intense. © Cyprien Verseux Mais tous les organismes n’ont pas besoin de composés organiques : ce n’est pas le cas des cyanobactéries, par exemple. Elles peuvent, comme les plantes, faire de la photosynthèse : utiliser du dioxyde de carbone, de l’eau et de la lumière pour produire leurs propres composés organiques. Dans un désert nutritif comme Mars, cela leur donnerait un fort avantage sur les organismes hétérotrophes. Certaines espèces peuvent fixer le diazote qui, comme le dioxyde de carbone, est présent dans l’atmosphère de Mars. De plus, certaines ont la capacité d’extraire et d’utiliser les métaux présents dans des analogues de roches martiennes. La plupart – voire tous – les nutriments qui leur sont nécessaires pourraient donc être fournis directement à partir de ressources présentes sur Mars. Et puisque les cyanobactéries produisent des composés organiques, fixent l’azote et extraient des nutriments métaux des roches, pourquoi ne pas s’en servir pour nourrir des organismes hétérotrophes ? Cultiver des organismes vivants en utilisant des cyanobactéries pour transformer des ressources martiennes en milieux de culture. © Cyprien Verseux Les cyanobactéries pourraient par ailleurs être utilisées directement pour diverses applications comme la production de nourriture, de carburants et d’oxygène. Qu’en est-il des plantes ? Bien que le basalte soit la roche dominante dans le régolithe martien, et qu’une fois érodé il contribue à la formation de sols extrêmement productifs sur Terre, le sol martien devra probablement subir un traitement physicochimique et/ou biologique avant de pouvoir être utilisé comme milieu de croissance pour des plantes. Les raisons pour cela incluent sa basse capacité à retenir l’eau (à cause de l’absence de carbone organique), et le fait que ses nutriments soient peu accessibles aux racines. En plus du carbone et de nutriments métaux, le sol devra être enrichi avec d’autres éléments. De l’azote utilisable, notamment : la plupart des plantes sont incapables de fixer l’azote atmosphérique (même si certaines, principalement des légumineuses, portent des bactéries symbiotiques qui le fixent pour eux). Les plantes sont par ailleurs bien moins efficaces que les cyanobactéries en ce qui concerne l’utilisation de surface, de dioxyde de carbone et de minéraux. Elles sont plus sensibles aux conditions environnementales, nécessitent plus de main d’œuvre, se prêtent moins à l’ingénierie génétique, prennent plus de temps à redéployer en cas de perte, nécessitent une logistique plus complexe et contiennent des parties non comestibles et difficiles à recycler. Les rôles principaux des plantes dans un avant-poste humain seraient la production de nourriture et d’oxygène, qui peuvent être assurés par les cyanobactéries. Cela dit, bien que certaines cyanobactéries comestibles aient d’excellentes propriétés nutritives (déjà entendu parler de la spiruline ?), elles ne peuvent actuellement pas être utilisées comme nourriture de base à cause de leur goût que peu qualifieraient d’agréable, de leur manque de vitamine C et peut-être de certain lipides essentiels, et de leur bas ratio glucides/protéines. Ces problèmes pourraient être résolus par l’ingénierie génétique, mais les plantes ont d’autres avantages : elles permettraient la production d’aliments réconfortants et leur culture pourrait avoir un impact positif sur le moral des colons. Des cultures à petite échelles, alimentées par des nutriments produits par des cyanobactéries et par les déchets organiques produits par l’équipage, peuvent être envisagées. En résumé : grâce à la photosynthèse, à l’érosion de roches et à la fixation d’azote, les cyanobactéries pourraient être cultivées sur Mars et utilisées pour transformer la matière inorganique locale en composés disponible à d’autres microorganismes et aux plantes. Des nutriments supplémentaires proviendraient du recyclage de déchets de l’équipage. Finalement, si d’autres micronutriments (par exemples, certains cofacteurs) se révèlent impossibles à extraire sur place, les transporter depuis la Terre n’ajouterait qu’une masse négligeable à la charge du vaisseau, puisqu’ils ne sont nécessaires qu’en quantités infimes. Les pionniers pourraient donc transporter de très légers tubes contenant des cyanobactéries et, une fois atterris sur Mars, les cultiver à partir de matériaux trouvés sur place. Ces bactéries photosynthétiques seraient ensuite utilisables pour cultiver d’autres micro-organismes et des plantes, recréant ainsi un écosystème simple et capable de produire les denrées nécessaires à la colonie à partir de ressources locales. C’est l’objet principal de mes recherches. Cyprien Verseux

Welcome to Mars (Buzz Aldrin, National Geographic kids)

"Mes plantes dans la serre sont cultivées hors-sol et dans des conditions optimales de croissance : Elles ne sont pas du tout autonomes. Elles sont très dépendantes de mes soins. En fouillant bien, il devrait y avoir un protocole de fabrication d'un micro-écosystème que vous pourriez appliquer. Cela vous permettra de faire des tests pour comprendre comment fonctionne un écosystème."

Matériels :

• 2 bouteilles en plastique transparent de 2 litres
• Ruban adhésif
• Ciseaux
• Marqueur
• 30 cm de ficelle en coton
• 500 ml d’eau
• Suffisamment de terre pour remplir une bouteille de 2 litres à un cinquième
• Une ou deux petites plantes (suffisamment petites pour se loger dans la bouteille)
• 2 bouchons de bouteille (dont un percé)

Protocole :

"Les plantes de la serre sont-elles autonomes?"

"Comment pourrions-nous faire pour tester des associations de plantes et d'animaux adaptées à l'environnement du biodôme?"

"Les plantes de la serre poussent-elles dans un sol?"

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Centrale LeidenfrostLa centrale électrogène à effet Leidenfrost fonctionne correctement et à plein régime.En savoir plus sur l'effet Leidenfrost et la production d'électricité

Cyprien Verseux, l'astrobiologiste français diplômé de Sup'Biotech, vient de terminer son séjour sur Mars... à Hawaï. Avec ses cinq coéquipiers, il a participé à une expérience consistant à simuler pendant 365 jours ce que pourrait être la vie sur Mars. Le dimanche 28 août 2016, tous ont retrouvé l'air libre et sont sortis du dôme de 140 m2 à l'intérieur duquel ils ont vécu pendant cette « année martienne ». Durant cette année, il a partagé son expérience sur un blog sur le site de La Recherche, dont voici un extrait.Post 7 : Une machine en forme de dômeLe mercredi 30 septembre 2015« Notre habitat est plus qu’une simple coupole blanche : c’est un environnement hautement contrôlé et surveillé. [...] » Notre habitat est plus qu’une simple coupole blanche : c’est un environnement hautement contrôlé et surveillé. Vu de l’extérieur, c’est un dôme blanc posé à 2,5 km sur les flancs d’un volcan et entouré de roches rougeâtres à perte de vue. Un container en forme de brique, que nous appelons le Sea Can, y est connecté. Schéma de l'habitat HI-SEAS, vu du dessus. © Envision Design LLC (...) De l’autre côté du dôme se trouve un générateur photovoltaïque constitué de 36 panneaux solaires d’environ 1,7 mètres carrés chacun. En théorie ce générateur peut produire jusqu’à 10 kW, mais an pratique nous en tirons rarement plus de 5 kW et la plupart du temps bien moins. Nous sommes dépendants des heures d’ensoleillement et de la météo. L’électricité produite par les panneaux solaires est stockée dans des batteries situées dans le Sea Can et qui peuvent engranger un peu moins de 20 kWh. Lorsque la météo est favorable, elles sont généralement pleines en début d’après-midi ; c’est à ce moment-là que nous essayons d’accomplir un maximum de tâches énergivores (courir sur le tapis de course, utiliser la machine à laver plutôt qu’un seau, cuisiner, …). Toute électricité produite au-delà de ce point est perdue. Le reste du temps, nous l‘économisons au maximum. Quand nous sommes à court d’énergie produite par les cellules solaires, nous commençons à utiliser des piles à dihydrogène situées près de l’entrée du dôme. Le dihydrogène est fabriqué en séparant par électrolyse l’eau (H20) en oxygène (O2) et dihydrogène (H2) ; une opération qui serait possible sur Mars à partir d’eau récupérée sur place. Notez que les cyanobactéries pourraient aussi y être utilisées pour fabriquer du dihydrogène. Pour l’instant, nous n’avons que rarement eu besoin de ce système de secours parce que nous surveillons de très près notre consommation électrique. L’inconvénient est que le dôme est relativement froid et sombre la plupart du temps. Dans le cas où nous serions à court d’hydrogène, nous pourrions nous tourner vers un groupe électrogène à essence situé près des panneaux solaires. Sur Mars, tomber en panne d’énergie, même pour une courte durée, aurait des conséquences désastreuses : les équipements de survie reposent dessus. Ici, la punition ne serait pas aussi dramatique mais est néanmoins redoutée. Nous ne voulons pas que les ventilateurs des toilettes tombent en panne. Oh non. (...) Cyprien Verseux Pour retrouver tous les posts de Cyprien Verseux, cliquez ici.

Panneaux photovoltaïquesLes panneaux photovoltaïques sont régulièrement nettoyé par les robots d'extérieur qui sont tous opérationnels. Nous ne sommes pas en plein hiver austral, le vent est faible. La production d'électricité est à son plein.

"La production d'énergie est à son optimum!"

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États de l'eau en fonction de la pression et de la température

Eau = vie ? (CNES)

Réservoir d'eau principal

La pression à l'intérieur du dôme est normale.

Le dôme est intact.

"Nous avons plus d'eau que ce dont nous avons besoin."

La température à l'intérieur du dôme est de 18°C.

"Le biodôme aura besoin d'un apport initial d'eau important. Il sera ensuite autonome. Cela sera-t-il possible?"

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AEROGARE-GARAGE

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ETAT DES RÉSERVES DE CARBURANTS

• La jauge "Biocarburant" indique un niveau 8/10
• La jauge "Air liquide" indique un niveau 8/10

Le biocarburant sert de source d'énergie secondaire pour faire fonctionner les chaudières thermiques en cas de panne de la source d'énergie principale. Les rovers roulants et volants utilisent du biocarburant en cas de déplacement sur de longues distances. Les réserves actuelles permettent à ces engins de parcourir plus de 500 km sans problème.

ETAT DES ROVERS

• NOMBRE DE ROVERS EN ÉTAT DE SE DÉPLACER : 4
• NOMBRE DE ROVERS IMMOBILISÉS : 1
• DRONES : tous opérationnels

"J'ai vérifié l'état des véhicules pressurisés. Ils sont en parfait état pour aller récolter des ressources extérieures (minerais, régolite, eau)."

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TELECOMMUNICATIONS

COMMANDEMENT et

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Bonjour à vous 4, Nous venons de subir plusieurs mois de semi-obscurité à cause des tempêtes de poussière, ainsi que de nombreuses avaries pour lesquelles nous soupçonnons qu’elles seraient liées à des sabotages, et nous faisons souvent face au stress de l'urgence. Le moral des nouveaux colons est encore assez bon mais il décline. La Terre commence à nous manquer. Jusqu'ici, les lunettes d'augmentation de réalité sont efficaces mais cela ne remplace pas l'odeur d'une fleur, le bruit d'une rivière, le cri guttural du grand caribou en rut dans la forêt boréale ou le toucher des herbes folles d'une prairie grasse… Votre mission est donc de trouver des moyens pour reconstituer ici sur Mars dans notre nouvelle grande serre ou dans un des dômes, un espace naturel de type terrestre avec une certaine biodiversité autonome, à l'image de l'expérience Biosphère2 qui a cependant eu lieu il y a presque un siècle... Angelo Humic, en fonction de la qualité des sols réalisables sur Mars, déterminez quelles plantes seraient les plus adaptées. Inspirez-vous des expériences de cultures de végétaux sur les volcans d'Hawaï. Matt Wheatney, Jamie Libett, sélectionnez les plantes et animaux à mettre dans cet espace en fonction des conseils d’Angelo Humic et testez cet écosystème dans un dispositif miniature. Matoussa Pouss, précisez les paramètres physico-chimiques nécessaires à la mise en œuvre d'un espace de biodiversité autonome : lumière, température, humidité. Pensez à tout! Etablissez un plan global d'une telle installation, incluant vos expertises. Nous le mettrons en œuvre dès qu’il sera prêt et validé. Ceci est un ordre pour Mission

Le bâtiment du futur biodôme est en cours de construction. Visitez-le, allez au laboratoire, à la serre et parlez avec les autres habitants de la base. Construisez un plan du biodôme!"

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CENTRE MEDICAL

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Mars la verte

Mars la verte

"C'est une très bonne idée, surtout pour nos convalescents!"

"Ce sera bon pour le moral, merci!"

"Qu'attendez-vous du biodôme?"

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PHYTOREACTEUR

Les algues et bactéries chlorophylliennes importées de la Terre et cultivées dans ces bassins sont utiles pour produire de l'O2 et du biocarburant.

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Photobioréacteur : tubes de culture Les micro-algues sont cultivées dans ces tubes. Quand les algues ce sont suffisamment reproduites, les tubes sont vidangés et une nouvelle culture est lancée. Les algues récupérées sont la matière première pour produire du biocarburant. En effet, en présence d'une lumière de bonne qualité et alimentées en dioxyde de carbone (CO2), les algues réalisent la photosynthèse : elles transforment le CO2 en matière organiques (glucides). Ces glucides sont ensuite transformés en d'autres types de molécules organiques dont les lipides. Ces lipides sont précieux pour produire du biocarburant. La photosynthèse s'accompagne du rejet d'un déchet : le dioxygène (O2), une molécule indispensable à la respiration et à la combustion des biocarburants.

Lumière Eclairage artificiel puissant et fournissant une lumière blanche

Apport en dioxyde de carbone Ces canalisations alimentent les algues en CO2. Le CO2 provient de l'atmosphère martienne. Il doit être filtré et réchauffé.

Récupération du dioxygène Le dioxygène produit par la photosynthèse des algues est récolté et évacué par cette canalisation pour être stocké sous pression.

Extraction et raffinage Les algues récoltées sont centrifugées. 80% de l'eau récoltée est réinjectée dans le photobioréacteur. Les algues sont broyées par des microbilles. Les huiles végétales sont récupérées grâce à un solvant qui est recyclé. Elles sont ensuite raffinées en biodiesel. Les autres molécules organiques (résidus de biomasse) sont utilisées pour réaliser d'autres produits (pigments, protéines, bioplastique).

Apport d'eau Les algues unicellulaires sont des organismes nécessitant beaucoup d'eau. L'eau est aussi un élément indispensable à la photosynthèse. Les algues doivent baigner dans de l'eau enrichie en éléments minéraux (NPK), ce qui en fait un milieu de culture

"Pour lancer le biodôme, nous aurons besoin de maintenir une température de 20 degrés. Aurons-nous assez de biocarburant pour les chaudières?"

"Pas de souci, les réserves sont bonnes et mes algues en pleine forme. Cependant, vous devez comprendre que le biodôme ne sera pas prioritaire en cas de pénurie. "

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Des rivières souterraines

http://www.insu.cnrs.fr/node/6026 Mars : des rivières souterraines récemment actives Deux chercheurs du laboratoire GEOPS (CNRS/Université Paris Sud), en collaboration avec deux autres planétologues américain et canadien, viennent de mettre en évidence un réseau probable de rivières s INSU Cliquez sur lien pour accéder à l'article complet

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Pôle sud de Mars Source : ESA

Salle de sport

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"Ha oui, ça me changerait de courir dans un milieu naturel plutôt que sur ce fichu tapis roulant. J'y passe des heures à courir mais j'ai toujours du mal à me sentir en forme."

"Excellent! J'y organiserai des séances de Tai Chi Chuan. C'est le cadre idéal : si on peut y faire un jardin japonais!!"

"Que pensez-vous du projet Biodôme?"

"M'en fiche, du moment que j'ai mes altères."

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Salle de vie commune

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"Ce qui me manque le plus? Nager! Il y aura un lac dans ce biodôme?"

"Ça nous changera de l'air en boîte qui nous dessèche les poumons. Bonne idée!"

"Que pensez-vous du projet Biodôme?"

"Peu m'importe, je suis habitué aux environnements désertiques. Même si une petite oasis ne me déplairait pas."

"Laissez-moi seul, je vous prie"

"On pourra y faire pousser des cacaotiers?"

"Ce sera bon pour le moral de tout le monde ici, même si certains n'osent pas le dire. Pour ma part, l'ambiance de la savane me manque."

"J'avoue que les forêts de mon pays natal me manquent. Je me lasse des lunettes de réalité virtuelle : ce sont toujours les mêmes séquences."

"Pour moi, rien n'est plus beau que le monde minéral de Mars..."

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ChambresSalle de bain

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"ZZZZ ZZZZZ ZZZZ"

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Bassin de culture

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Biodôme

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Biodôme Le biodôme est une structure hermétiquement isolée du reste de la base. C'est ici que des écosystème terrestres seront reconstitués. À terme, ces écosystèmes seront complètement autonomes : un cycle de l'eau y existera, ainsi qu'un cycle du carbone et de l'oxygène.

Végétaux terrestres Ces végétaux ont été cultivés in vitro puis dans la serre sous un contrôle rigoureux (luminosité, apport d'eau, engrais). Ils sont pour l'instant en pot dans le biodôme, en attendant que le sol martien soit prêt.

Sol martien Ce sol artificiel est en cours de transformation pour pouvoir y planter des végétaux. La matière de base est le régolite martien, pauvre en éléments indispensables à la croissance des plantes. Sa composition est proche du sol volcanique hawaïen. L'échantillon analysé présente des traces de perchlorates.

Bassin de culture et d'élevage Ce bassin permet de cultiver des algues permettant de complémenter le régime alimentaire des Marsonautes. Des Tilapias y sont élevés. Le Tilapia est un poisson d'eau douce de la famille des Cichlidae, facile à élever et dont les déjections sont recyclées en engrais pour la serre. Le niveau d'eau du bassin est normal.

"Les animaux que nous mettrons ici doivent constituer un réseau trophique, c'est-à-dire un ensemble de chaines alimentaires qui dépendent les unes des autres. Les animaux consommateurs primaires mangent des végétaux (les producteurs primaires). Il faudra donc choisir des végétaux capables de pousser ici puis les animaux qui pourront les manger. Il faudra penser aussi aux décomposeurs qui vivent dans le sol."

"Voyons un peu la composition du régolite..."

En plus de l'aspect décoratif, ces rochers ont une importance dans la régulation de l'hygrométrie.

"Les baies vitrées laissent entrer beaucoup de lumière. Un effet de serre existe ici. Il y a aussi un éclairage artificiel et un chauffage d'appoint. Il faut veiller à entretenir ici un cycle de l'eau et un cycle du carbone "

"Toutes les espèces végétales n'ont pas les mêmes besoins en lumière, température, humidité et sol. Je pense qu'il est possible de faire ici plusieurs écosystèmes (ou biomes) comme dans Biosphère 2."

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LES MARSONAUTES

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SALLE DE VIE COMMUNE - Cuisines

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