Sur l'ISS, le premier module gonflable

pose problème à la Nasa

À l'aide du bras robotique de l'ISS, installation du module gonflable Beam sur un des ports du module Harmony de la Station spatiale. © Nasa

Le 8 avril dernier, la capsule Dragon de SpaceX apportait à la Station spatiale plus 3,1 tonnes de fret et les 1.413 kg du module gonflable Beam de la société Bigelow Aerospace. L'opération est un test pour valider l’intérêt de telles structures en tant qu’habitat ou module spatial. Une fois gonflé, Beam devrait offrir un volume habitable de 16 mètres cubes.

Bien que ce module soit amarré depuis le 16 avril à un des ports du module Harmony, la Nasa n'a entamé son gonflage que jeudi. Mais tout ne s’est pas passé comme prévu : Beam ne s'est gonflé que partiellement. Une deuxième tentative devait avoir lieu ce vendredi mais a dû être reportée et aura lieu cet après-midi, à 15 h 00 en heure de France métropolitaine.

Une fois Beam gonflé, la Station spatiale comptera un module de plus. Pour des raisons de sécurité, il ne sera pas occupé en permanence. © Bigelow Aerospace

Premier test grandeur nature pour un

module gonflable

Une fois gonflé, ce module gonflable restera amarré à la Station spatiale internationale pendant deux ans, jusqu'en 2018. Ce module devra montrer l'étendue de ses possibilités et prouver qu'il supporte les conditions extrêmes de l'environnement spatial sans mettre en danger l'équipage de l’ISS. La Nasa veut savoir comment les matériaux dont il est constitué se comporteront et réagiront face aux radiations, aux micro-météorites et aux débris orbitaux.

L’autre intérêt de l’expérience est de s’assurer que ce module est sûr et qu’il pourrait servir de lieu d'habitation pour les astronautes sur d’autres planètes ou comme compartiment de vie d’un véhicule spatial. C’est pourquoi les membres des équipages de l’ISS y séjourneront de temps en temps pendant 3 à 4 heures pour vérifier qu'il est possible d'y vivre et y travailler en sécurité. Une fois sa mission accomplie, Beam se détachera de la station spatiale et se désintégrera en retombant dans l'atmosphère.

Ce n’est pas le premier prototype que Bigelow lance dans l’espace. En juillet 2006 et en juillet 2007 la firme américaine avait lancé les structures gonflables Genesis 1 et Genesis 2, qui ont validé le concept en orbite. Avec les modules Beam et B330, Bigelow Aerospace sera alors techniquement capable de construire une Station spatiale faite de modules gonflables. Ainsi, s’il réunit les fonds nécessaires, le projet audacieux de Bigelow Aerospace, qui prévoit la commercialisation de séjours touristiques et scientifiques à bord de cette future station spatiale, pourrait voir le jour. Cette station serait desservie par Boeing et SpaceX à l'aide des véhicules CST-100 et Dragon V2.

L'apparition de la vie serait-elle due aux

colères du jeune Soleil ?

Il y a 4 milliards d’années, les « supertempêtes » du jeune Soleil bousculaient la magnétosphère terrestre jusqu’à 10 fois par jour. © M. Weiss, CfA

Comment la Terre, cette merveilleuse petite « bille bleue » (« blue marble ») colonisée par une multitude de formes de vie à sa surface – et jusqu’en des milieux extrêmes et insoupçonnés –, est-elle devenue habitable ? Cette aventure pleine de rebondissements que les chercheurs issus de plusieurs disciplines tentent de reconstituer a vraisemblablement commencé il y a quelque 4 milliards d’années .

C’est cependant assez surprenant car, à cette période, notre monde ne semblait pas situé dans la zone habitable du Soleil. En effet, comme l’indiquent les modèles d’évolution stellaire corroborés par l’observation directe des alter ego de notre étoile éparpillés dans la Galaxie, la luminosité du jeune Soleil était environ 30 % inférieure à ce qu’elle est aujourd’hui. Aussi, dans cet environnement plus froid, on pourrait imaginer qu’il n’y avait pas d’eau liquide à la surface de la planète, qui devait ressembler à une boule de glace… Eh bien pas du tout. Comme le montrent les registres géologiques, l’eau était liquide et abondante, la Terre était une planète rocheuse potentiellement habitable. Cette énigme s’appelle « le paradoxe du jeune Soleil faible » (Faint Young Sun Paradox). Alors, comment expliquer les conditions plus clémentes qui régnaient sur Terre ?

Les scientifiques répondent que seul un puissant effet de serre pouvait compenser le déficit d’énergie solaire. Depuis plusieurs décennies, de nombreux géophysiens, géochimistes et paléoclimatologues tentent de l'expliquer par des modèles climatiques de plus en plus complexes, étayés par les connaissances croissantes sur le début de l’Archéen. Des chercheurs de la Nasa, emmenés par Vladimir Airapetian, du Goddard Space Flight Center, pensent, eux, que « les tempêtes solaires ont pu être au centre du réchauffement de la Terre » et même une « clé pour la vie sur Terre ». Leur étude vient de paraître dans la revue Nature Geoscience.

Un réchauffement global salutaire

Comme le démontrent les observations du télescope spatial Kepler, une étoile comme la nôtre est dans sa jeunesse autrement plus turbulente qu’à l’âge adulte (rappelons qu’actuellement, le Soleil, âgé de 4,57 milliards d’années, est au milieu de sa vie). Les éruptions solaires auxquelles nous assistons aujourd’hui, aussi impressionnantes soient-elles, sont bien plus faibles que dans ce lointain passé : 10 à 50 millions de fois moins énergétiques. Même les plus puissantes, accompagnées de bouffées de particules (des éjections de masse coronale) sont encore inférieures à celles générées il y a 4 milliards d’années. Les chercheurs parlent d’ailleurs de « super tempêtes », avec des vents solaires 50 fois plus forts qu'aujourd'hui. Elles se produisaient environ 10 fois… par jour ! En comparaison, le Soleil est bien plus calme aujourd’hui puisque les plus puissantes se manifestent en moyenne une fois par siècle.

« Nos calculs montrent que l’on pouvait voir régulièrement des aurores jusqu’à la Caroline du Sud [32° de latitude nord, soit à peu près celle de Marrakech, au Maroc, NDLR], déclare l’auteur principal de ces recherches. Et comme les particules voyageaient le long des lignes du champ magnétique, elles ont pu éclater les molécules d’azote abondantes dans l’atmosphère. Il s’avère que cette modification de la chimie de l’atmosphère a pu faire toute la différence pour la vie sur Terre. »

Environ 30 % moins lumineux qu’aujourd’hui, le Soleil produisait de fréquentes éruptions dans sa jeunesse, capables de dévaster l’atmosphère de la Terre primitive. Le bouclier magnétique a cependant bien résisté à la violence du vent solaire. © Nasa, GSFC, CIL

Un effet de serre et une chimie prébiotique

En ce temps-là, le champ magnétique terrestre était plus faible et l’enveloppe atmosphérique était composée à 90 % d’azote moléculaire (N₂). Ce gaz est neutre et très peu réactif. Mais l’assaut violent et répété du vent solaire a pu briser ces molécules et produire des atomes d'azote isolés. Bien plus réactifs, ils auraient réagi sur le dioxyde de carbone (CO₂) ou le méthane (CH₄), pour former notamment du monoxyde de carbone (CO) et du protoxyde d’azote (N₂O), un gaz à effet de serre 300 fois plus puissant que le CO₂. Selon les auteurs, même si sa concentration dans l'atmosphère était faible, ce protoxyde d'azote aurait suffi à la réchauffer suffisamment pour que l'eau reste liquide à la surface de la Terre.

Les chercheurs vont plus loin et avancent que cette modification de la composition chimique de l’atmosphère aurait aussi pu initier une chimie prébiotique, grâce à l'apparition du cyanure d'hydrogène (HCN). Ce composé, très réactif, peut en effet conduire à des composés azotés, comme les acides aminés. Ensemble, cinq molécules de HCN peuvent aussi former de l'adénine (qui se trouve dans la molécule d'ATP et dans les acides nucléiques). De plus, l'énergie quotidiennement apportée par le vent solaire pourrait être celle qui a permis à la chimie prébiotique d'aller jusqu'aux grandes molécules, comme l’ARN.

Cette explication n'est pour l'instant qu'une hypothèse mais elle a le mérite de l'originalité, faisant des colères du jeune Soleil une source de vie pour la Terre... (La question, il est vrai, se pose aussi avec le Grand bombardement tardif car lui aussi a pu participer à l’éclosion de la vie, sur Terre et sur Mars… Et qu’en serait-il si la Lune n’était pas là ? Et si la tectonique des plaques ne s'était enclenchée… ?)

L’équipe d’Airapetian rappelle aussi que ces bourrasques incessantes de vent solaire auraient pu faire voler en éclats l’atmosphère terrestre (c’est ce qui a fini par arriver à Mars). Or, celle-ci fut suffisamment forte pour résister et en même temps suffisamment poreuse pour que les particules solaires s’immiscent et interagissent avec elle.

À l’heure où nous recherchons d’autres terres en orbite autour d’étoiles plus ou moins aussi chaudes et brillantes que notre Soleil, ces travaux sont très utiles pour débusquer des mondes habitables, voire habités ou en devenir…

Sur Mars, deux tsunamis géants

révèlent un ancien océan

De l’eau a coulé à la surface de Mars. Des traces de ruissellements et des analyses en témoignent. Mais comment cette eau a pu disparaître ? Comment cette planète est-elle devenue le monde désertique que nous connaissons actuellement ? Discovery Science nous propose une réponse en vidéo.

Il y a seulement 3,4 milliards d’années, Mars abritait sans doute un océan. Son existence était suspectée mais aucune preuve ne venait étayer cette hypothèse. La présence d’eau liquide, elle, est attestée puisque, notamment, Curiosity a visité le lit d’une ancienne rivière. Cependant, la géologiemartienne ne montre aucune ligne de rivage qui pourrait témoigner d'un océan martien. Si elle est invisible, c’est parce que la côte a été entièrement détruite par un (et même deux) raz-de-marée, explique une équipe menée par Alexis Rodriguez, du Planetary Science Institute (PSI, Tucson, Arizona, États-Unis). Générées par la chute d’astéroïdes, des vagues géantes de 120 m de hauteur auraient complètement détruit les reliefs côtiers.

L’équipe s’appuie sur des images de plusieurs orbiteurs (Mars Odyssey, Mars Global Surveyor et Mars Reconnaissance Orbiter) au niveau d’une région particulière, qui marque la frontière entre les vastes plaines de l’hémisphère nord, dont l’altitude est basse, et les hauts plateaux de l’hémisphère sud. Dans la région Chryse Planitia, les chercheurs y ont repéré de vastes chenaux chargés de dépôts, de plusieurs centaines de kilomètres de long, et le sens d’écoulement va… du bas vers le haut, comme si d’énormes masses de liquide avaient remonté les pentes et déposé de lourds matériaux. Les zones ainsi inondées représenteraient entre 800.000 et un million de km², avancent les chercheurs dans l’article disponible dans la revue Scientific Reports.

Les rivages (shoreline) de l'océan martien d'il y a 3,4 milliards d'années, à gauche, dans la région Chryse Planitia, avant le premier raz-de-marée (en bleu clair) et avant le second (en bleu foncé). À droite, en marron, les zones inondées par les deux raz-de-marée, le premier en haut et le second en bas. © Alexis Rodriguez

Du temps en plus pour une vie martienne

Selon eux, l’étude montre les traces de deux raz-de-marée géants, survenus à environ trois millions d’années d'écart. Les impacteurs ont dû former des cratères d’environ 30 km de diamètre. Ce genre de collision, à l’époque (la période appelée Hespérien), devait survenir tous les 2,7 millions d’années en moyenne, ce qui incite les auteurs à estimer que d’autres impacts ont dû conduire à des raz-de-marée semblables ou moins gigantesques. Les traces laissées par ces deux évènements sont différentes. Durant le premier, c’est de l’eau liquide qui aurait déferlé vers les hauts plateaux. Leclimat de Mars, ensuite, a dû changer et se refroidir car le second raz-de-marée aurait envahi lesterres émergées avec un mélange d’eau et de glace. C’est donc un océan couvert d’une banquise qui recouvrait alors une partie de l’hémisphère nord.

La datation de ces raz-de-marée, en elle-même, surprend, et pose problème. Jusque-là, la présence d’eau liquide à la surface de Mars, formant de larges étendues dans l’hémisphère nord, semblait possible pour une période plus ancienne, s’achevant plutôt vers -3,8 milliards d’années. Si un océan a existé jusqu’à -3,4 milliards d’années, il faut désormais expliquer comment l’atmosphère a pu le maintenir.

Par ailleurs, cette durée plus longue aurait laissé 400 millions d’années de plus à une chimieprébiotique ou à l’évolution d’êtres vivants sur Mars. Sur Terre, à cette époque, des bactériesavaient commencé à former les stromatolithes et la photosynthèse n’allait pas tarder à démarrer, ou l’avait déjà fait. Cette découverte pourrait donc donner des idées pour le choix de sites d’atterrissage de futures missions. Les auteurs, eux, promettent (dans le communiqué du PSI) de partir au Tibet explorer des anciens lacs qui semblent avoir été façonnés par des évènements ressemblant à des raz-de-marée…

Un océan martien, empli d'eau salée, a sans doute un jour recouvert une partie de l'hémisphère nord de Mars, où les altitudes sont très basses. Toutefois, son étendue et sa durée d'existence restent hypothétiques. © Nasa, GSFC

Alma découvre des comètes autour

d'un jeune soleil

Une vue d’artiste d’un équivalent de la ceinture de Kuiper, riche en exocomète, autour d’une jeune étoile similaire au Soleil mais âgée de seulement 23 millions d’années. © Amanda Smith, University of Cambridge

Ce n’est pas la première fois que l’Atacama Large Millimeter/submillimiter Array, en français « grand réseau d’antennes millimétrique/submillimétrique de l’Atacama » ou Alma, découvre d’importantes quantités de monoxyde de carbone (CO) sous forme gazeuse dans un disque de débris autour d’uneétoile jeune. Déjà en 2014, les astronomes de l’Eso avaient annoncé avoir fait cette découverte avec ce radiotélescope géant composé de 66 antennes d’un diamètre compris entre 7 et 12 mètres qui peuvent être écartées de 16 km à 150 mètres pour faire de la synthèse d’ouverture eninterférométrie. Observant les ondes millimétriques depuis le désert d’Atacama dans le nord du Chili, il avait tourné son regard vers la célèbre Bêta Pictoris, la deuxième étoile la plus brillante de la constellation du Peintre.

On l’étudie depuis longtemps, car elle est assez proche de la Terre et elle contient une exoplanète qui orbite à environ 1,2 milliard de kilomètres de son étoile. Elle est âgée de 20 millions d’années seulement, ce qui veut dire que son disque protoplanétaire, riche en gaz, n’existe plus et que l’on trouve à la place, un disque de poussières et de débris produits par les collisions de petits corps célestes en train de former des planètes.

Une représentation d’artiste d’une jeune étoile entourée de son disque de débris. Une comète morcelée par une collision y est bien visible. © DP, Wikipédia

La présence de CO, alors que cette molécule est très instable autour d’une étoile dont le rayonnement va la détruire en une centaine d’années environ, impliquait qu’il était continuellement généré par des collisions. Mais pas n’importe lesquelles, car certaines devaient faire intervenir un nombre non négligeable de corps glacés, en particulier des comètes, en collision toutes les cinq minutes.

Une jeune cousine de la ceinture de Kuiper

Bêta Pictoris est 1,75 fois plus massive et 8,7 plus lumineuse que notre Soleil. C’est une étoile de type A6V, c’est-à-dire une étoile blanche de la séquence principale de type spectral A et de classe de luminosité V. Un groupe de chercheur vient de publier dans Mnras, les résultats d’une étude portant sur une autre étoile dans la constellation du Peintre nommée HD 181327 dans le fameux catalogue Henry Draper (HD) qui regroupe les données sur plus de 225.000 étoiles dont les magnitudesapparentes vont jusqu’à 9 environ.

Une vue d’artiste du disque de débris contenant des molécules de CO vu par Alma autour de l’étoile HD 181327. © Amanda Smith, University of Cambridge

Établi au début du XX^e siècle par l’astronome Annie Jump Cannon et ses collègues du Harvard College Observatory, il couvre presque toute la voûte céleste. Il tire son nom d’un pionnier de l’astrophotographie, qui fut le premier à obtenir un spectre stellaire, en l'occurence celui de Véga, en 1872. À sa mort, sa veuve avait financé la réalisation de ce catalogue, par la suite largement utilisé par les astronomes. Voilà pourquoi plusieurs étoiles de la Voie lactée étudiées pour leur sexoplanètes sont référencées par les lettres HD.

HD 181327 est située à 169 années-lumière du Soleil mais c’est une étoile de type F6V dans lediagramme de Hertzsprung-Russell, avec une masse supérieure à celle du Soleil de seulement 30 %. Elle ressemble donc plus à notre étoile que Bêta Pictoris. Or, comme elle est âgée de 23 millions d’années, son disque de débris doit plus ressembler à celui qui entourait le Soleil à l’aube de l’histoire du Système solaire. Allait-on y voir également des collisions d'exocomètes en grand nombre avec Alma ?

La réponse est oui, et les chercheurs ont mis en évidence indirectement l’équivalent de la ceinture de Kuiper avec des corps dont la composition au niveau des molécules de monoxyde et de dioxyde de carbone est similaire à celle déterminée dans le Système solaire.

À découvrir en vidéo autour de ce sujet :

La sonde Rosetta et son atterrisseur Philae sont actuellement avec la comète Tchouri, au plus proche du Soleil. L'Esa, l'Agence spatiale européenne, revient sur les découvertes réalisées par la mission et sur la suite du voyage.