Les préparatifs sont déjà en cours pour des missions qui feront atterrir des humains sur Mars dans une dizaine d'années. Mais que mangeraient les gens si ces missions aboutissaient à terme à la colonisation permanente de la planète rouge ?

Une fois (si) les humains arrivent sur Mars, un défi majeur pour toute colonie sera de générer un approvisionnement stable en nourriture. Les coûts énormes du lancement et du réapprovisionnement des ressources depuis la Terre rendront cela impossible.

Les humains sur Mars devront cesser de dépendre complètement des cargaisons expédiées, et atteindre un niveau élevé d'agriculture autosuffisante et durable.

La récente découverte d'eau liquide sur Mars – qui ajoute de nouvelles informations à la question de savoir si nous trouverons de la vie sur la planète – soulève la possibilité d'utiliser de telles fournitures pour aider à cultiver de la nourriture.

Mais l'eau n'est qu'une des nombreuses choses dont nous aurons besoin si nous voulons produire suffisamment de nourriture sur Mars.

Quelle sorte de nourriture ?

Des travaux antérieurs ont suggéré l'utilisation de microbes comme source de nourriture sur Mars. L'utilisation de serres hydroponiques et de systèmes environnementaux contrôlés, similaire à celui testé à bord de la Station spatiale internationale pour faire pousser des cultures, est une autre option.

Ce mois-ci, dans la revue Gènes, nous offrons une nouvelle perspective basée sur l'utilisation de la biologie synthétique avancée pour améliorer les performances potentielles de la vie végétale sur Mars.

La biologie synthétique est un domaine en pleine croissance. Il combine les principes de l'ingénierie, science de l'ADN, et l'informatique (parmi de nombreuses autres disciplines) pour conférer des fonctions nouvelles et améliorées aux organismes vivants.

Non seulement pouvons-nous lire l'ADN, mais on peut aussi concevoir des systèmes biologiques, les tester, et même concevoir des organismes entiers. La levure n'est qu'un exemple parmi d'autres d'un microbe bourreau de travail industriel dont l'ensemble du génome est actuellement en cours de reconfiguration par un consortium international.

La technologie a tellement progressé que le génie génétique de précision et l'automatisation peuvent désormais être fusionnés dans des installations robotiques automatisées, connues sous le nom de biofonderies.

Ces biofonderies peuvent tester des millions de conceptions d'ADN en parallèle pour trouver les organismes ayant les qualités que nous recherchons.

Mars :semblable à la Terre mais pas à la Terre

Bien que Mars soit la plus semblable à la Terre de nos planètes voisines, Mars et la Terre diffèrent à bien des égards.

La gravité sur Mars est environ un tiers de celle sur Terre. Mars reçoit environ la moitié de la lumière solaire que nous recevons sur Terre, mais des niveaux beaucoup plus élevés de rayons ultraviolets (UV) et cosmiques nocifs. La température de surface de Mars est d'environ -60 ℃ et son atmosphère est mince principalement constituée de dioxyde de carbone.

Contrairement au sol terrestre, qui est humide et riche en nutriments et micro-organismes qui soutiennent la croissance des plantes, Mars est recouvert de régolithe. Il s'agit d'un matériau aride qui contient des produits chimiques à base de perchlorate qui sont toxiques pour l'homme.

De plus, malgré la dernière découverte de lacs souterrains, l'eau sur Mars existe principalement sous forme de glace, et la faible pression atmosphérique de la planète fait bouillir l'eau liquide à environ 5℃.

Les plantes sur Terre ont évolué depuis des centaines de millions d'années et sont adaptées aux conditions terrestres, mais ils ne pousseront pas bien sur Mars.

Cela signifie que des ressources substantielles qui seraient rares et inestimables pour les humains sur Mars, comme l'eau liquide et l'énergie, devraient être alloués pour parvenir à une agriculture efficace en créant artificiellement des conditions optimales de croissance des plantes.

Adapter les plantes à Mars

Une alternative plus rationnelle consiste à utiliser la biologie synthétique pour développer des cultures spécifiquement pour Mars. Ce formidable défi peut être relevé et accéléré en construisant une biofonderie martienne centrée sur les plantes.

Une telle installation automatisée serait capable d'accélérer l'ingénierie de conceptions biologiques et de tester leurs performances dans des conditions martiennes simulées.

Avec un financement adéquat et une collaboration internationale active, une installation aussi avancée pourrait améliorer de nombreuses caractéristiques requises pour que les cultures prospèrent sur Mars d'ici une décennie.

Cela inclut l'amélioration de la photosynthèse et de la photoprotection (pour aider à protéger les plantes du soleil et des rayons UV), ainsi que la tolérance à la sécheresse et au froid chez les plantes, et la conception de cultures fonctionnelles à haut rendement. Nous devons également modifier les microbes pour détoxifier et améliorer la qualité du sol martien.

Ce sont tous des défis qui sont à la portée de la biologie synthétique moderne.

Avantages pour la Terre

Le développement de la prochaine génération de cultures nécessaires à la survie des humains sur Mars aurait également de grands avantages pour les habitants de la Terre.

La population mondiale croissante augmente la demande de nourriture. Pour répondre à cette demande, nous devons augmenter la productivité agricole, mais nous devons le faire sans impacter négativement notre environnement.

Le meilleur moyen d'atteindre ces objectifs serait d'améliorer les cultures déjà largement utilisées. La mise en place d'installations telles que la Mars Biofoundry proposée apporterait un immense avantage au délai d'exécution de la recherche sur les plantes avec des implications pour la sécurité alimentaire et la protection de l'environnement.

Donc finalement, le principal bénéficiaire des efforts pour développer des cultures pour Mars serait la Terre.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.