Les superoxydes pourraient être utilisés par les avant-postes de la Lune et de Mars pour créer des fermes à oxygène
Une recherche parrainée par l’ESA vise à mettre au point une méthode permettant non seulement de détecter les sols superoxydes dangereux sur la Lune et sur Mars, qui pourraient mettre en danger les astronautes, mais aussi un moyen de transformer ces dangers en fermes à oxygène pour les missions futures.
L’une des choses que nous avons tendance à considérer comme allant de soi est la singularité de notre environnement sur Terre. Notre planète est entièrement dominée par l’eau, à tel point que nous considérons sa présence comme normale, mais aussi comme un liquide relativement inoffensif, aussi sûr que possible d’un point de vue chimique.
En fait, l’eau est l’un des composés les plus réactifs de l’univers et se rapproche le plus possible d’un solvant universel. La seule raison pour laquelle elle nous semble si inoffensive est qu’au cours des cinq derniers milliards d’années, elle a réussi à interagir avec tout ce qu’elle pouvait dissoudre ou neutraliser sur Terre. Par conséquent, les scientifiques en apprennent encore beaucoup sur ce qu’est réellement un environnement sans eau et sur les substances exotiques (pour nous) qui peuvent y exister.
L’atterrisseur Viking
Les missions d’atterrissage Viking 1 et 2 de la NASA, qui se sont posées sur Mars en 1976, en sont un exemple spectaculaire. Il s’agissait non seulement des premiers atterrissages réussis sur Mars, mais aussi des seules tentatives, à ce jour, de rechercher des signes directs de vie sur la planète rouge.
L’expérience « Labeled Release » a été déterminante à cet égard. Dans cette expérience, le bras robotique de l’atterrisseur a prélevé un échantillon de sol martien et l’a introduit dans le laboratoire embarqué. Ce sol a ensuite été humidifié avec quelques gouttes d’une solution nutritive composée d’eau dans laquelle ont été dissoutes sept molécules organiques simples contenant l’isotope radioactif du carbone ¹⁴C.
Le module de laboratoire de Viking
L’idée était que s’il y avait quelque chose comme une bactérie dans le sol, elle absorberait les nutriments et dégagerait du dioxyde de carbone radioactif, que les instruments détecteraient et mesureraient. Bien sûr, lorsque le bouillon a été ajouté, les ¹⁴CO₂ sont apparus.
Au début, les scientifiques sur Terre étaient ravis, mais ensuite des questions ont commencé à émerger. Les échantillons de sol dégageaient bien du dioxyde de carbone, mais ils le dégageaient aussi après avoir été stérilisés à une température de 160 °C pendant trois heures. Pire encore, lorsque les échantillons ont été analysés, ils ne présentaient aucune trace de molécules organiques.
Bien que les raisons de ce phénomène fassent l’objet de vifs débats depuis près d’un demi-siècle, la théorie la plus largement acceptée est que l’activité observée n’était pas due à la vie, mais au fait que le sol martien contenait des produits chimiques abiotiques très réactifs et oxygénés appelés superoxydes, peroxydes ou perchlorates.
Mars vue de l’atterrisseur Phoenix
Créés lorsque des rayons ultraviolets puissants frappent des particules de sol particulièrement rugueuses, ces composés, avec de nombreuses liaisons chimiques libres, sont très rares sur Terre car la présence d’eau les détruit et érode les surfaces rugueuses des particules de sol qui peuvent les produire. Mais sur la Lune et sur Mars, où le sol est déchiqueté et où les rayons UV les frappent tous les jours, ces superoxydes sont assez courants. L’atterrisseur Phoenix de la NASA a détecté la présence de perchlorates dans le sol martien en 2008.
Ces composés réactifs préoccupent les scientifiques et les ingénieurs de l’espace pour de nombreuses raisons. Non seulement ils peuvent détruire toute trace de fossiles biologiques, mais ils sont aussi extrêmement corrosifs, ce qui signifie qu’ils peuvent endommager les machines et même brûler les tissus non protégés de la peau et des poumons.
C’est pourquoi des scientifiques de l’Université technique nationale d’Athènes et de l’Université de Patras cherchent une méthode pour détecter ces composés réactifs. À l’aide d’échantillons de sol provenant des déserts de Mojave et d’Atacama, semblables à ceux de Mars, ainsi que de perchlorates irradiés, l’objectif est de concevoir un dispositif microfluidique plus petit qu’un livre de poche qui pourrait détecter les lits de superoxydes, afin que les astronautes puissent éviter ou contrer les dangers potentiels.
Le concept du détecteur d’oxygène réactif
Ce qui est encore plus excitant, c’est la possibilité de mettre à l’échelle cette technologie pour produire un réacteur chimique permettant de transformer ces sols dangereux en une source d’oxygène potentiellement inépuisable pour les futurs avant-postes sur la Lune et sur Mars.
« L’aspect passionnant est que cette technique peut être utilisée pour autre chose que la simple détection du superoxyde », a déclaré Malgorzata Holynska, ingénieur en matériaux et procédés de l’ESA. « Le projet, soutenu par l’Élément de développement technologique de l’ESA, comprendra la conception initiale d’un dispositif de réacteur à grande échelle pour extraire périodiquement l’oxygène du sol, ce que nous appelons la « culture de l’oxygène ». L’irradiation solaire UV permettra ensuite de reconstituer leur réserve d’oxygène en quelques heures. On estime qu’une zone de 1,2 hectare produirait suffisamment d’oxygène pour maintenir un seul astronaute en vie. »
Les régolithes synthétiques de la Lune et de Mars fabriqués dans le commerce ne convenant pas aux recherches de l’équipe, le prochain objectif est de créer ses propres synthétiques ou d’utiliser des météorites lunaires ou martiennes pour les tester.
