La ressource la plus importante pour la vie terrestre est l’eau. Que ce soit pour l’agriculture, l’industrie, comme source de carburant, et bien sûr afin d’être consommée par les futurs martiens, elle serait indispensable pour la réussite d’une potentielle colonisation de la planète.
Mais, l’eau à l’état liquide sur Pyroesis (“étoile de feu” dans la Grèce antique) n’est que très peu présente. Plusieurs hypothèses ont été proposées afin de palier à ce manque d’eau: récupérer l’eau des calottes glaciaires ou bien l’eau présente sous forme gazeuse dans l’atmosphère martienne.
Cela représente un obstacle que les scientifiques ont réussi à franchir il y a maintenant déjà plusieurs années.
En effet, c’est en 1998 que l’université de Washington publie un article:
“The Water Vapor Adsorption Reactor (WAVAR) ”, ou “réacteur d’adsorption de vapeur d’eau” en français dans le cadre de la mission de colonisation martienne de la NASA. Ce système pourrait être mis en place sur Mars afin de de récupérer l’eau tant utile à la vie humaine.
L’atmosphère est constitué à 0,03% d’eau à l’état gazeux. Ceci paraît être peu mais il faut savoir que l’humidité relative de l’atmosphère de mars est proche de 100% sur la majeure partie de la planète. Cela représente en d’autres termes une concentration d’environ 2×106 kg/m3 et une concentration près des pôles encore plus grande (105 kg/m3) car l’eau à l’état solide de Mars dont les glaciers des pôles se subliment naturellement comme la démontrer les images prises par la sonde Phoenix où l’on peut voir une sublimation de la glace en l’espace de 4 sols.
Cette image du sol martien a été prise par Phoenix à 4 sols d’écart. On observe une sublimation de la glace sur la deuxième photo.
Cette photo est extrêmement importante car la glace se trouve à moins de 50 centimètres de profondeur dans le sol et elle se sublime naturellement.
Il utilise l’adsorption qui est le phénomène chimique au cours duquel un gaz (l’adsorbat) se fixe à la surface d’un solide (l’adsorbant) grâce à la porosité du solide et des interactions de type Van Der Waals.
L’adsorbant utilisé est le zeolite A3. Les zéolites A3 peuvent adsorber des molécules inférieur à 3Å(Ångström), excluant les molécules de CO2 (3,3Å) et pouvant donc adsorber les molécules d’H2O (2,65Å).
Le principe de WAVAR se décompose en 4 parties:
1) L’atmosphère martienne passe à travers un filtre à poussière afin d’éviter les impuretés provenant du sol martien.
2) Le “lit”, différentes plaques de zéolite 3A adsorbe l’eau à l’état liquide et laisse passer le reste des gazs composant l’atmosphère de mars à l’aide d’un ventilateur. L’eau et le zéolite forment des liaisons polaires. L’eau se fixe alors à l’adsorbat et reste coincée dans des “cages”.
3) Une fois saturation du zéolite en eau, les liaisons unissant le couple adsorbant/adsorbat sont rompues à l’aide de micro-ondes apportant une énergie suffisante pour les séparer (c’est la désorption).
4) On récupère alors les vapeurs d’eau afin de les stocker à l’état liquide.
Cette solution possède de nombreux avantages. Premièrement, le coût énergétique n’est pas inconcevable car la solution de désorption utilisée sont les micro-ondes, moins coûteux que par conduction thermique. Il devrait produire 3,3 kilogrammes d’eau par sol dans des conditions favorables, ce qui pourrait subvenir à une grande partie des consommations d’eau lors de l’arrivée des astronautes. En effet le système devrait être envoyé quelques années avant l’arrivée des premiers colons.
Réactions de Bosch et Sabbatier
Les scientifiques ont découvert une méthode rapide qui permettrait de rendre Mars habitable en seulement quelques dizaines d’années.
En effet, la réaction de Bosch intéresse de nombreux scientifiques, puisse celle-ci permet de produire du carbone et de l’eau à base de dioxygène et de dihydrogène
CO2 + 2 H2 → C + 2 H2O
Cette réaction serait produite dans des réacteurs de Bosch, qui seraient préalablement apportés sur Mars.
Mais pour qu’elle est lieu, cette réaction doit être produite à une température d’au moins 600°C, ce qui demande une grande quantité d’énergie. Cette énergie pourrait être fournit par des panneaux photovoltaïques importés sur Mars.
De plus, cette réaction est exothermique, c’est à dire qu’elle produit de la chaleur. Elle génère également des gaz à effet de serre. Ce qui participerait donc au réchauffement de la planète, tout en produisant de l’eau.
Une autre réaction, appelée la réaction de Sabbatier, propose une production d’eau et de méthane à partir des même réactifs que précédemment.
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
Une production de méthane serait très utile puisque celui-ci pourrait être utilisé comme carburant de fusée. En effet, lors des premières missions sur Mars, les astronautes feront l’aller-retour Terre-Mars et auront donc besoin de carburant pour leur fusée. De plus, le méthane est à gaz à effet de serre, il pourrait donc participer au réchauffement de la planète rouge.
Mais ces 2 réactions impliquent que l’H2 soit amené de la Terre, ou qu’il soit extrait du sol martien.
Or, l’hydrogène liquide serait très dur à envoyer de la Terre, puisque celui-ci doit être stocké à une température de -252,9°C. C’est pour cela que pour l’instant, envoyer de l’H2 sur Mars s’avérerait être plutôt compliqué, surtout si celui-ci doit être apporté en masse.
De plus, exploiter le sol martien pour en extraire de l’eau n’est pas non plus une solution miracle puisque c’est une opération très complexe, et que les risques de cette opération sont mal connus. De plus, cela ne risque pas d’apporter des quantité suffisante d’H2 si l’on souhaite que la réaction est lieu à grande échelle.