L'exploration humaine de Mars s'est intensifiée au cours des dernières décennies. En plus des huit missions actives sur ou autour de la planète rouge, sept autres atterrisseurs robotiques, des rovers et des orbiteurs devraient y être déployés d'ici la fin de la décennie. Et d'ici les années 2030 et après, plusieurs agences spatiales prévoient également de monter des missions en équipage à la surface.

En plus de ça, il y a même beaucoup de volontaires qui sont prêts à faire un aller simple vers Mars, et les gens qui préconisent que nous en fassions une deuxième maison. Toutes ces propositions ont attiré l'attention sur les dangers particuliers liés à l'envoi d'êtres humains sur Mars. A part son froid, environnement sec, manque d'air, et d'énormes tempêtes de sable, il y a aussi la question de son rayonnement.

Causes :

Mars n'a pas de magnétosphère protectrice, comme le fait la Terre. Les scientifiques pensent qu'à un moment donné, Mars a également connu des courants de convection dans son noyau, créant un effet dynamo qui alimentait un champ magnétique planétaire. Cependant, il y a environ 4,2 milliards d'années - soit en raison d'un impact massif d'un gros objet, ou refroidissement rapide dans son noyau - cet effet dynamo a cessé.

Par conséquent, au cours des 500 millions d'années à venir, L'atmosphère de Mars a été lentement enlevée par le vent solaire. Entre la perte de son champ magnétique et de son atmosphère, la surface de Mars est exposée à des niveaux de rayonnement beaucoup plus élevés que la Terre. Et en plus d'une exposition régulière aux rayons cosmiques et au vent solaire, il reçoit occasionnellement des explosions mortelles qui se produisent avec de fortes éruptions solaires.

Enquêtes :

Le vaisseau spatial Mars Odyssey 2001 de la NASA était équipé d'un instrument spécial appelé Martian Radiation Experiment (ou MARIE), qui a été conçu pour mesurer l'environnement de rayonnement autour de Mars. Puisque Mars a une atmosphère si mince, le rayonnement détecté par Mars Odyssey serait à peu près le même qu'à la surface.

Pendant environ 18 mois, la sonde Mars Odyssey a détecté des niveaux de rayonnement en cours qui sont 2,5 fois plus élevés que ce que les astronautes ressentent sur la Station spatiale internationale - 22 millirads par jour, ce qui équivaut à 8000 millirads (8 rads) par an. Le vaisseau spatial a également détecté 2 événements de protons solaires, où les niveaux de rayonnement ont culminé à environ 2, 000 millirads par jour, et quelques autres événements qui ont atteint environ 100 millirads.

En comparaison, les êtres humains des pays développés sont exposés (en moyenne) à 0,62 rad par an. Et tandis que des études ont montré que le corps humain peut supporter une dose allant jusqu'à 200 rads sans dommage permanent, une exposition prolongée aux types de niveaux détectés sur Mars pourrait entraîner toutes sortes de problèmes de santé - comme le mal aigu des radiations, risque accru de cancer, dommages génétiques, et même la mort.

Et étant donné que l'exposition à n'importe quelle quantité de rayonnement comporte un certain degré de risque, La NASA et d'autres agences spatiales maintiennent une politique stricte d'ALARA (As-Low-As-Reasonable-Achievable) lors de la planification des missions.

Solutions possibles:

Les explorateurs humains sur Mars devront certainement faire face à l'augmentation des niveaux de rayonnement à la surface. Quoi de plus, toute tentative de colonisation de la planète rouge nécessitera également des mesures pour garantir que l'exposition aux rayonnements est minimisée. Déjà, plusieurs solutions – à court et à long terme – ont été proposées pour résoudre ce problème.

Par exemple, La NASA maintient plusieurs satellites qui étudient le soleil, l'environnement spatial dans tout le système solaire, et surveiller les rayons cosmiques galactiques (GCR), dans l'espoir de mieux comprendre le rayonnement solaire et cosmique. Ils ont également cherché des moyens de développer un meilleur blindage pour les astronautes et l'électronique.

En 2014, La NASA a lancé le défi de réduction des rayons cosmiques galactiques, un concours incitatif qui a décerné un total de 12 $, 000 à des idées sur la façon de réduire l'exposition des astronautes aux rayons cosmiques galactiques. Après le défi initial en avril 2014, un défi de suivi a eu lieu en juillet qui a remis un prix de 30 $, 000 pour les idées de protection active et passive.

En matière de séjours de longue durée et de colonisation, plusieurs autres idées ont été lancées dans le passé. Par exemple, comme l'ont expliqué Robert Zubrin et David Baker dans leur proposition de mission "Mars Direct" à faible diffusion, les habitats construits directement dans le sol seraient naturellement protégés contre les rayonnements. Zubrin a développé cela dans son livre de 1996 The Case for Mars:The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must.

Des propositions ont également été faites pour construire des habitats au-dessus du sol à l'aide de modules gonflables encastrés dans des céramiques créées à partir de sol martien. Semblable à ce qui a été proposé par la NASA et l'ESA pour un règlement sur la Lune, ce plan s'appuierait fortement sur des robots utilisant la technique d'impression 3D connue sous le nom de "frittage", où le sable est transformé en un matériau fondu à l'aide de rayons X.

MarsOne, l'association à but non lucratif dédiée à la colonisation de Mars dans les prochaines décennies, a également des propositions sur la façon de protéger les colons martiens. Aborder la question des rayonnements, l'organisation a proposé de construire un blindage dans le vaisseau spatial de la mission, véhicule de transport en commun, et module d'habitation. En cas d'éruption solaire, lorsque cette protection est insuffisante, ils préconisent la création d'un abri anti-radiation dédié (situé dans un réservoir d'eau creux) à l'intérieur de leur habitat de transit de Mars.

Mais la proposition peut-être la plus radicale pour réduire l'exposition de Mars aux rayonnements nocifs consiste à relancer le noyau de la planète pour restaurer sa magnétosphère. Pour faire ça, nous aurions besoin de liquéfier le noyau externe de la planète pour qu'il puisse à nouveau se convecter autour du noyau interne. La propre rotation de la planète commencerait à créer un effet dynamo, et un champ magnétique serait généré.

Selon Sam Factor, un étudiant diplômé du Département d'astronomie de l'Université du Texas, Il y a deux façons de faire ça. La première serait de faire exploser une série d'ogives thermonucléaires près du noyau de la planète, tandis que la seconde consiste à faire passer un courant électrique à travers la planète, produisant une résistance au cœur qui le réchaufferait.

En outre, une étude de 2008 menée par des chercheurs du National Institute for Fusion Science (NIFS) au Japon a abordé la possibilité de créer un champ magnétique artificiel autour de la Terre. Après avoir examiné des mesures continues qui ont indiqué une baisse de 10 % de l'intensité au cours des 150 dernières années, ils ont ensuite expliqué comment une série d'anneaux supraconducteurs entourant la planète pourraient compenser les pertes futures.

Avec quelques ajustements, un tel système pourrait être adapté pour Mars, créant un champ magnétique artificiel qui pourrait aider à protéger la surface de certains des rayonnements nocifs qu'elle reçoit régulièrement. Au cas où les terraformeurs tenteraient de créer une atmosphère pour Mars, ce système pourrait également assurer sa protection contre le vent solaire.

Dernièrement, une étude réalisée en 2007 par des chercheurs de l'Institut de minéralogie et de pétrologie en Suisse et de la Faculté des sciences de la terre et de la vie de l'Université Vrije à Amsterdam a réussi à reproduire à quoi ressemble le noyau de Mars. A l'aide d'une chambre diamantée, l'équipe a pu reproduire les conditions de pression sur les systèmes fer-soufre et fer-nickel-soufre qui correspondent au centre de Mars.

Ce qu'ils ont trouvé, c'est qu'aux températures attendues dans le noyau martien (~1 500 K, ou 1227 °C; 2240 °F), le noyau interne serait liquide, mais une certaine solidification se produirait dans le noyau externe. C'est assez différent du noyau de la Terre, où la solidification du noyau interne libère de la chaleur qui maintient le noyau externe en fusion, créant ainsi l'effet dynamo qui alimente notre champ magnétique.

L'absence d'un noyau interne solide sur Mars signifierait que le noyau externe autrefois liquide aurait dû avoir une source d'énergie différente. Naturellement, cette source de chaleur est tombée en panne depuis, provoquant la solidification du noyau externe, arrêtant ainsi tout effet dynamo. Cependant, leurs recherches ont également montré que le refroidissement planétaire pourrait conduire à une solidification du cœur à l'avenir, soit en raison de solides riches en fer descendant vers le centre, soit en raison de la cristallisation de sulfures de fer dans le noyau.

En d'autres termes, Le noyau de Mars pourrait devenir solide un jour, ce qui chaufferait le noyau externe et le ferait fondre. Combiné avec la propre rotation de la planète, cela générerait l'effet dynamo qui allumerait à nouveau le champ magnétique de la planète. Si c'est vrai, alors coloniser Mars et y vivre en toute sécurité pourrait être une simple question d'attendre que le noyau se cristallise.

Il n'y a aucun moyen de contourner cela. Maintenant, le rayonnement à la surface de Mars est assez dangereux ! Par conséquent, toute mission en équipage sur la planète à l'avenir devra tenir compte de la protection contre les rayonnements et des contre-mesures. Et tout séjour de longue durée là-bas - du moins dans un avenir prévisible - devra être construit dans le sol, ou durci contre les rayons solaires et cosmiques.

Mais vous savez ce qu'on dit de la nécessité comme mère de l'invention, droit? Et avec des sommités comme Stephen Hawking disant que nous devons commencer à coloniser d'autres mondes pour survivre en tant qu'espèce, et des gens comme Elon Musk et Bas Lansdrop qui cherchent à y arriver, nous sommes sûrs de voir des solutions très inventives dans les générations à venir !