Le chercheur de l'Université de l'Arizona, Jekan Thanga, s'inspire scientifiquement d'une source improbable :le récit biblique de l'arche de Noé. Plutôt que deux de chaque animal, cependant, son arche solaire sur la lune stockerait des graines congelées cryogéniquement, spore, échantillons de sperme et d'ovules de 6,7 millions d'espèces terrestres.

Thanga et un groupe de ses étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs décrivent le concept d'arche lunaire, qu'ils appellent une « police d'assurance mondiale moderne, " dans un article présenté ce week-end lors de la conférence IEEE Aerospace.

"La Terre est naturellement un environnement volatile, " dit Thanga, professeur d'ingénierie aérospatiale et mécanique au UArizona College of Engineering. "En tant qu'humains, nous avons eu un appel proche d'environ 75, Il y a 000 ans avec l'éruption supervolcanique de Toba, qui a causé un 1, période de refroidissement de 000 ans et, selon certains, correspond à une baisse estimée de la diversité humaine. Parce que la civilisation humaine a une si grande empreinte, s'il devait s'effondrer, cela pourrait avoir un effet en cascade négatif sur le reste de la planète."

Changement climatique, il ajouta, est une autre préoccupation :si le niveau de la mer continue de monter, de nombreux endroits secs iront sous l'eau, y compris la banque de graines de Svalbard, une structure en Norvège qui détient des centaines de milliers d'échantillons de graines pour se protéger contre la perte accidentelle de biodiversité. L'équipe de Thanga pense que le stockage d'échantillons sur un autre corps céleste réduit le risque de perte de biodiversité si un événement devait provoquer l'annihilation totale de la Terre.

Totalement tubulaire

Les scientifiques ont découvert un réseau d'environ 200 tubes de lave juste sous la surface de la lune en 2013. Ces structures se sont formées il y a des milliards d'années, lorsque des coulées de lave fondirent à travers la roche tendre souterraine, formant des cavernes souterraines. Sur Terre, les tubes de lave sont souvent de taille similaire aux tunnels de métro, et peut être érodé par les tremblements de terre, tectonique des plaques et autres processus naturels. Ce réseau de tubes de lave lunaires mesure environ 100 mètres de diamètre. Intouché depuis environ 3 à 4 milliards d'années, ils pourraient fournir un abri contre le rayonnement solaire, micrométéorites et changements de température de surface.

L'idée de développer une base lunaire, ou établissement humain sur la lune, existe depuis des centaines d'années, et la découverte du tube de lave a renouvelé l'enthousiasme de la communauté spatiale pour le concept. Mais la lune n'est pas exactement un environnement hospitalier où les humains peuvent passer de longues périodes. Il n'y a pas d'eau ou d'air respirable, et il fait environ moins 25 degrés Celsius, ou moins 15 degrés Fahrenheit. Ce n'est pas non plus un endroit très mouvementé.

D'autre part, ces mêmes caractéristiques en font un endroit idéal pour stocker des échantillons qui doivent rester très froids et non perturbés pendant des centaines d'années à la fois.

Construire une arche lunaire n'est pas une mince affaire, mais, sur la base de quelques "rapides, calculs au dos de l'enveloppe, " Thanga a déclaré que ce n'était pas aussi écrasant que cela puisse paraître. Le transport d'environ 50 échantillons de chacune des 6,7 millions d'espèces nécessiterait environ 250 lancements de fusées. Il a fallu 40 lancements de fusées pour construire la Station spatiale internationale.

"Ce n'est pas fou gros, " a déclaré Thanga. "Nous avons été un peu surpris à ce sujet."

Cryogénie et lévitation quantique

Le concept de mission s'appuie sur un autre projet proposé précédemment par Thanga et son groupe, dans lequel des robots volants et sautillants miniatures appelés SphereX pénètrent en équipe dans un tube de lave. Là, ils prélevaient des échantillons de régolithe, ou de la poussière et de la roche meuble, et recueillir des informations sur la mise en page, température et composition des tubes de lave. Cette information pourrait éclairer la construction de la base lunaire.

Le modèle de l'équipe pour l'arche souterraine comprend un ensemble de panneaux solaires à la surface de la lune qui fourniraient de l'électricité. Deux ou plusieurs cages d'ascenseur mèneraient à l'installation, où les boîtes de Pétri seraient logées dans une série de modules de conservation cryogénique. Une cage d'ascenseur de marchandises supplémentaire serait utilisée pour transporter les matériaux de construction afin que la base puisse être élargie à l'intérieur des tubes de lave.

A cryoconserver, les graines doivent être refroidies à moins 180 C (moins 292 F) et les cellules souches conservées à moins 196 C (moins 320 F). Comme référence pour à quel point c'est froid, le vaccin Pfizer COVID-19 doit être conservé à moins 70 C, ou moins 94 F. Le fait que les tubes de lave soient si froids, et les échantillons doivent être encore plus froids, signifie qu'il y a un risque que les parties métalliques de la base gèlent, confiture ou même froid-souder ensemble. Sur Terre, les compagnies aériennes commerciales cessent de fonctionner lorsque les températures au sol atteignent moins 45 à moins 50 C (moins 49 à moins 58 F).

Cependant, il existe un moyen de profiter des températures extrêmes en utilisant un phénomène d'un autre monde appelé lévitation quantique. Dans ce processus, un matériau supraconducteur cryo-refroidi - ou un matériau qui transfère de l'énergie sans perdre de chaleur, comme un câble traditionnel, il flotte au-dessus d'un puissant aimant. Les deux pièces sont verrouillées ensemble à une distance fixe, donc partout où va l'aimant, le supraconducteur suit.

"C'est comme s'ils étaient bloqués par des ficelles, mais des cordes invisibles, " a dit Thanga. " Quand vous arrivez à des températures cryogéniques, des choses étranges se produisent. Certaines d'entre elles ressemblent à de la magie, mais sont basées sur des principes de physique éprouvés et testés en laboratoire à la limite de notre compréhension. »

La conception de l'arche de l'équipe utilise ce phénomène pour faire flotter les étagères d'échantillons au-dessus des surfaces métalliques et faire naviguer les robots à travers l'installation au-dessus des pistes magnétiques.

Il y a beaucoup plus de recherches à faire sur la façon de construire et d'exploiter l'arche, de l'étude de la façon dont les graines conservées pourraient être affectées par un manque de gravité à l'élaboration d'un plan de communication de base avec la Terre.

"Ce qui m'étonne dans des projets comme celui-ci, c'est qu'ils me donnent l'impression que nous nous rapprochons de devenir une civilisation spatiale, et vers un futur pas très lointain où l'humanité aura des bases sur la Lune et Mars, " a déclaré lvaro Díaz-Flores Caminero, un doctorant de l'UArizona qui dirige l'analyse thermique du projet. « Les projets multidisciplinaires sont difficiles en raison de leur complexité, mais je pense que la même complexité est ce qui les rend beaux."