COMMENT TERRAFORMONS-NOUS VéNUS?

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Poursuivant notre «Guide définitif de la terraformation», Space Magazine est heureux de présenter notre guide de la terraformation de Vénus. Il sera peut-être possible de le faire un jour, lorsque notre technologie avancera suffisamment loin. Mais les défis sont nombreux et assez spécifiques.

La planète Vénus est souvent appelée la «planète sœur» de la Terre, et à juste titre. En plus d'être presque de la même taille, Vénus et la Terre sont similaires en masse et ont des compositions très similaires (les deux étant des planètes terrestres). En tant que planète voisine de la Terre, Vénus orbite également autour du Soleil au sein de sa «zone Boucle d'or» (alias. Zone habitable). Mais bien sûr, il existe de nombreuses différences clés entre les planètes qui rendent Vénus inhabitable.

Pour commencer, son atmosphère est plus de 90 fois plus épaisse que celle de la Terre, sa température de surface moyenne est suffisamment chaude pour faire fondre le plomb et l'air est une fumée toxique composée de dioxyde de carbone et d'acide sulfurique. En tant que tel, si les humains veulent y vivre, une ingénierie écologique sérieuse - alias. terraformation - est nécessaire en premier. Et compte tenu de ses similitudes avec la Terre, de nombreux scientifiques pensent que Vénus serait un candidat de choix pour la terraformation, encore plus que Mars!

Au cours du siècle dernier, le concept de terraformation de Vénus est apparu à plusieurs reprises, à la fois en termes de science-fiction et en tant que sujet d'étude. Alors que les traitements du sujet étaient largement fantastiques au début du XXe siècle, une transition s'est produite avec le début de l'ère spatiale. Au fur et à mesure que nos connaissances sur Vénus se sont améliorées, les propositions de modification du paysage pour qu'elles soient plus adaptées à l'habitation humaine ont également évolué.

Exemples en fiction:

Depuis le début du XXe siècle, l'idée de transformer écologiquement Vénus a été explorée dans la fiction. Le premier exemple connu est celui d'Olaf Stapleton. Derniers et premiers hommes (1930), dont deux chapitres sont consacrés à décrire comment les descendants de l'humanité terraforment Vénus après que la Terre devienne inhabitable; et dans le processus, commettre un génocide contre la vie aquatique indigène.

Dans les années 1950 et 1960, en raison du début de l'ère spatiale, la terraformation a commencé à apparaître dans de nombreuses œuvres de science-fiction. Poul Anderson a également beaucoup écrit sur la terraformation dans les années 1950. Dans son roman de 1954, The Big Rain, Vénus est modifiée par des techniques d'ingénierie planétaire sur une très longue période de temps. Le livre était si influent que le terme «Big Rain» est depuis devenu synonyme de terraformation de Vénus.

En 1991, l'auteur G. David Nordley a suggéré dans sa nouvelle ("Les neiges de Vénus") que Vénus pourrait être étirée jusqu'à une durée de 30 jours terrestres en exportant son atmosphère de Vénus via des moteurs de masse. L'auteur Kim Stanley Robinson est devenu célèbre pour sa représentation réaliste de la terraformation dans le Mars Trilogy - qui comprenait Mars rouge, Mars verte et Mars bleu.

En 2012, il a suivi cette série avec la sortie de 2312, un roman de science-fiction qui traitait de la colonisation de l'ensemble du système solaire - qui comprend Vénus. Le roman a également exploré les nombreuses façons dont Vénus pouvait être terraformée, allant du refroidissement global à la séquestration du carbone, toutes basées sur des études et des propositions savantes.

Méthodes proposées:

La première méthode proposée pour terraformer Vénus a été faite en 1961 par Carl Sagan. Dans un article intitulé «La planète Vénus», il a plaidé pour l'utilisation de bactéries génétiquement modifiées pour transformer le carbone de l'atmosphère en molécules organiques. Cependant, cela a été rendu impossible en raison de la découverte ultérieure d'acide sulfurique dans les nuages de Vénus et des effets du vent solaire.

Dans son étude de 1991 "Terraforming Venus Quickly", le scientifique britannique Paul Birch a proposé de bombarder l'atmosphère de Vénus avec de l'hydrogène. La réaction qui en résulterait produirait du graphite et de l'eau, ces derniers tomberaient à la surface et couvriraient environ 80% de la surface des océans. Compte tenu de la quantité d'hydrogène nécessaire, il faudrait qu'elle soit récoltée directement dans l'une des glaces du géant gazeux ou de leur lune.

La proposition exigerait également l'aérosol de fer à ajouter à l'atmosphère, qui pourrait provenir d'un certain nombre de sources (à savoir la Lune, les astéroïdes, le mercure). L'atmosphère restante, estimée à environ 3 bars (trois fois celle de la Terre), serait principalement composée d'azote, dont une partie se dissoudra dans les nouveaux océans, réduisant encore la pression atmosphérique.

Une autre idée est de bombarder Vénus avec du magnésium et du calcium raffinés, qui séquestreraient le carbone sous forme de carbonates de calcium et de magnésium. Dans leur article de 1996, «La stabilité du climat sur Vénus», Mark Bullock et David H. Grinspoon de l'Université du Colorado à Boulder ont indiqué que les propres dépôts d'oxydes de calcium et de magnésium de Vénus pourraient être utilisés pour ce processus. Grâce à l'exploitation minière, ces minéraux pourraient être exposés à la surface, agissant ainsi comme des puits de carbone.

Cependant, Bullock et Grinspoon affirment également que cela aurait un effet de refroidissement limité - à environ 400 K (126,85 ° C; 260,33 ° F) et ne ferait que réduire la pression atmosphérique à environ 43 bars. Par conséquent, des approvisionnements supplémentaires en calcium et magnésium seraient nécessaires pour atteindre le 8 × 10²⁰ kg de calcium ou 5 × 10²⁰ kg de magnésium requis, qui devrait très probablement être extrait des astéroïdes.

Le concept des stores solaires a également été exploré, ce qui impliquerait d’utiliser une série de petits vaisseaux spatiaux ou une seule grande lentille pour détourner la lumière du soleil de la surface d’une planète, réduisant ainsi les températures mondiales. Pour Vénus, qui absorbe deux fois plus de lumière solaire que la Terre, le rayonnement solaire aurait joué un rôle majeur dans l'effet de serre galopant qui en a fait ce qu'il est aujourd'hui.

Une telle ombre pourrait être spatiale, située au point lagrangien Soleil – Vénus L1, où elle empêcherait une partie de la lumière du soleil d'atteindre Vénus. De plus, cette nuance servirait également à bloquer le vent solaire, réduisant ainsi la quantité de rayonnement à laquelle la surface de Vénus est exposée (un autre problème clé en matière d'habitabilité). Ce refroidissement entraînerait la liquéfaction ou le gel du CO² atmosphérique, qui serait ensuite déposé à la surface sous forme de glace carbonique (qui pourrait être expédiée hors du monde ou séquestrée sous terre).

Alternativement, des réflecteurs solaires pourraient être placés dans l'atmosphère ou à la surface. Il pourrait s'agir de gros ballons réfléchissants, de feuilles de nanotubes de carbone ou de graphène, ou d'un matériau à faible albédo. La première possibilité offre deux avantages: d'une part, les réflecteurs atmosphériques pourraient être construits in situ, en utilisant du carbone d'origine locale. Deuxièmement, l'atmosphère de Vénus est suffisamment dense pour que de telles structures puissent facilement flotter au sommet des nuages.

Le scientifique de la NASA, Geoffrey A. Landis, a également proposé que des villes puissent être construites au-dessus des nuages de Vénus, qui à leur tour pourraient servir à la fois de bouclier solaire et de stations de traitement. Ceux-ci fourniraient des espaces de vie initiaux aux colons et agiraient comme des terraformeurs, convertissant progressivement l'atmosphère de Vénus en quelque chose de habitable pour que les colons puissent migrer à la surface.

Une autre suggestion concerne la vitesse de rotation de Vénus. Vénus tourne une fois tous les 243 jours, ce qui est de loin la période de rotation la plus lente de toutes les grandes planètes. En tant que tel, Vénus connaît des jours et des nuits extrêmement longs, qui pourraient s’avérer difficiles à adapter pour la plupart des espèces terrestres de plantes et d’animaux connues. La rotation lente explique également probablement l'absence d'un champ magnétique important.

Pour résoudre ce problème, Paul Birch, membre de la British Interplanetary Society, a suggéré de créer un système de miroirs solaires orbitaux près du point L1 Lagrange entre Vénus et le Soleil. Associés à un miroir Soletta en orbite polaire, ils fourniraient un cycle lumineux de 24 heures.

Il a également été suggéré que la vitesse de rotation de Vénus pourrait être accélérée en frappant la surface avec des impacteurs ou en effectuant des survols rapprochés en utilisant des corps de plus de 96,5 km (60 miles) de diamètre. Il y a aussi la suggestion d'utiliser des moteurs de masse et des éléments de compression dynamique pour générer la force de rotation nécessaire pour accélérer Vénus jusqu'au point où elle a connu un cycle jour-nuit identique à celui de la Terre (voir ci-dessus).

Ensuite, il y a la possibilité de supprimer une partie de l'atmosphère de Vénus, ce qui pourrait se faire de plusieurs manières. Pour commencer, les impacteurs dirigés vers la surface souffleraient une partie de l'atmosphère dans l'espace. D'autres méthodes incluent des élévateurs spatiaux et des accélérateurs de masse (idéalement placés sur des ballons ou des plates-formes au-dessus des nuages), qui pourraient progressivement extraire le gaz de l'atmosphère et l'éjecter dans l'espace.

Des bénéfices potentiels:

L'une des principales raisons de la colonisation de Vénus et de la modification de son climat pour les établissements humains est la perspective de créer un «lieu de sauvegarde» pour l'humanité. Et compte tenu de la gamme de choix - Mars, la Lune et le système solaire externe - Vénus a plusieurs choses à faire, les autres non. Tous ces éléments soulignent pourquoi Vénus est connue comme la «planète sœur» de la Terre.

Pour commencer, Vénus est une planète terrestre de taille, de masse et de composition similaires à la Terre. C'est pourquoi Vénus a une gravité similaire à celle de la Terre, ce qui représente environ 90% de ce que nous vivons (ou 0,904g, pour être exact. En conséquence, les humains vivant sur Vénus courraient un risque beaucoup plus faible de développer des problèmes de santé associés au temps passé en apesanteur et en microgravité - tels que l'ostéoporose et la dégénérescence musculaire.

La proximité relative de Vénus avec la Terre faciliterait également les transports et les communications par rapport à la plupart des autres endroits du système solaire. Avec les systèmes de propulsion actuels, les fenêtres de lancement vers Vénus se produisent tous les 584 jours, contre 780 jours pour Mars. Le temps de vol est également un peu plus court puisque Vénus est la planète la plus proche de la Terre. À son approche la plus proche, il est éloigné de 40 millions de kilomètres, contre 55 millions de kilomètres pour Mars.

Une autre raison a à voir avec l’effet de serre incontrôlable de Vénus, qui est la raison de la chaleur extrême et de la densité atmosphérique de la planète. En testant diverses techniques d'ingénierie écologique, nos scientifiques en apprendraient beaucoup sur leur efficacité. Ces informations, à leur tour, seront très utiles dans la lutte en cours contre le changement climatique ici sur Terre.

Et dans les décennies à venir, ce combat risque de devenir assez intense. Comme l'a signalé la NOAA en mars 2015, les niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère ont maintenant dépassé 400 ppm, un niveau jamais vu depuis l'ère du Pliocène - lorsque les températures mondiales et le niveau de la mer étaient considérablement plus élevés. Et comme le montre une série de scénarios calculés par la NASA, cette tendance devrait se poursuivre jusqu'en 2100, avec de graves conséquences.

Dans un scénario, les émissions de dioxyde de carbone se stabiliseront à environ 550 ppm vers la fin du siècle, entraînant une augmentation moyenne de la température de 2,5 ° C (4,5 ° F). Dans le deuxième scénario, les émissions de dioxyde de carbone atteignent environ 800 ppm, ce qui entraîne une augmentation moyenne d'environ 4,5 ° C (8 ° F). Alors que les augmentations prévues dans le premier scénario sont durables, dans ce dernier scénario, la vie deviendra intenable sur de nombreuses parties de la planète.

Ainsi, en plus de créer une deuxième maison pour l'humanité, la terraformation de Vénus pourrait également aider à faire en sorte que la Terre reste une maison viable pour notre espèce. Et bien sûr, le fait que Vénus soit une planète terrestre signifie qu'elle possède d'abondantes ressources naturelles qui pourraient être récoltées, aidant l'humanité à réaliser une économie de «post-pénurie».

Défis:

Au-delà des similitudes que Vénus a avec la Terre (c'est-à-dire la taille, la masse et la composition), il existe de nombreuses différences qui rendraient la terraformation et la colonisation un défi majeur. D'une part, réduire la chaleur et la pression de l'atmosphère de Vénus nécessiterait une énorme quantité d'énergie et de ressources. Cela nécessiterait également des infrastructures qui n'existent pas encore et dont la construction coûterait très cher.

Par exemple, il faudrait d'immenses quantités de métal et de matériaux avancés pour construire une nuance orbitale suffisamment grande pour refroidir l'atmosphère de Vénus au point que son effet de serre serait arrêté. Une telle structure, si elle est positionnée à L1, devrait également avoir quatre fois le diamètre de Vénus elle-même. Il faudrait l'assembler dans l'espace, ce qui nécessiterait une flotte massive d'assembleurs de robots.

En revanche, augmenter la vitesse de rotation de Vénus nécessiterait une énergie énorme, sans parler d'un nombre important d'impacteurs qui devraient provenir du système solaire externe - principalement de la ceinture de Kuiper. Dans tous ces cas, une grande flotte de vaisseaux spatiaux serait nécessaire pour transporter le matériel nécessaire, et ils devraient être équipés de systèmes d'entraînement avancés qui pourraient faire le voyage dans un laps de temps raisonnable.

Actuellement, aucun tel système d'entraînement n'existe, et les méthodes conventionnelles - allant des moteurs ioniques aux propulseurs chimiques - ne sont ni assez rapides ni assez économiques. Pour illustrer, la NASA Nouveaux horizons mission a pris plus de 11 ans pour obtenir son rendez-vous historique avec Pluton dans la ceinture de Kuiper, en utilisant des fusées conventionnelles et la méthode d'assistance à la gravité.

Pendant ce temps, le Aube mission, qui reposait sur la propulsion ionique, a mis près de quatre ans pour atteindre Vesta dans la ceinture d'astéroïdes. Aucune de ces méthodes n'est pratique pour faire des voyages répétés vers la ceinture de Kuiper et ramener des comètes et des astéroïdes glacés, et l'humanité n'a nulle part près du nombre de navires dont nous aurions besoin pour ce faire.

Le même problème de ressources est vrai pour le concept de placer des réflecteurs solaires au-dessus des nuages. La quantité de matière devrait être importante et rester en place longtemps après la modification de l'atmosphère, car la surface de Vénus est actuellement complètement entourée de nuages. De plus, Vénus possède déjà des nuages hautement réfléchissants, de sorte que toute approche devrait dépasser considérablement son albédo actuel (0,65) pour faire la différence.

Et quand il s'agit de supprimer l'atmosphère de Vénus, les choses sont tout aussi difficiles. En 1994, James B. Pollack et Carl Sagan ont effectué des calculs qui ont indiqué qu'un impacteur de 700 km de diamètre frappant Vénus à grande vitesse représenterait moins d'un millième de l'atmosphère totale. De plus, les rendements diminueraient à mesure que la densité de l'atmosphère diminue, ce qui signifie que des milliers d'impacteurs géants seraient nécessaires.

De plus, la majeure partie de l'atmosphère éjectée irait en orbite solaire près de Vénus et - sans autre intervention - pourrait être capturée par le champ gravitationnel de Vénus et redevenir une partie de l'atmosphère. L'élimination du gaz atmosphérique à l'aide d'élévateurs spatiaux serait difficile car l'orbite géostationnaire de la planète se trouve à une distance peu pratique au-dessus de la surface, où l'élimination à l'aide d'accélérateurs de masse serait longue et très coûteuse.

Conclusion:

En somme, les avantages potentiels de la terraformation de Vénus sont clairs. L'humanité aurait une résidence secondaire, nous pourrions ajouter ses ressources à la nôtre et nous apprendrions des techniques précieuses qui pourraient aider à prévenir les changements cataclysmiques ici sur Terre. Cependant, arriver au point où ces avantages pourraient être réalisés est la partie difficile.

Comme la plupart des projets de terraformation proposés, de nombreux obstacles doivent être résolus au préalable. Au premier rang de ceux-ci se trouvent le transport et la logistique, mobilisant une flotte massive de robots et transportant des embarcations pour mobiliser les ressources nécessaires. Après cela, un engagement multigénérationnel devrait être pris, fournissant des ressources financières pour mener à bien le travail. Pas une tâche facile dans les conditions les plus idéales.

Qu'il suffise de dire que c'est quelque chose que l'humanité ne peut pas faire à court terme. Cependant, en regardant vers l'avenir, l'idée que Vénus devienne notre «sœur planète» de toutes les manières imaginables - avec les océans, les terres arables, la faune et les villes - semble certainement être un objectif magnifique et réalisable. La seule question est, combien de temps devrons-nous attendre?

Nous avons écrit de nombreux articles intéressants sur la terraformation ici au Space Magazine. Voici le guide définitif de la terraformation, pourrions-nous terraformer la Lune?, Devrions-nous terraformer Mars?, Comment terraformer Mars? et une équipe d'étudiants veut terraformer Mars à l'aide de cyanobactéries.

Nous avons également des articles qui explorent le côté le plus radical de la terraformation, comme Pouvons-nous terraformer Jupiter?, Pouvons-nous terraformer le soleil?

Pour plus d'informations, consultez Terraforming Mars à NASA Quest! et Journey to Mars de la NASA.

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