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La saumure souterraine de Mars pourrait être une bonne source d’oxygène

Photo prise depuis la planète Mars en 1997 par le rover Pathfinder. Crédits : NASA

Une expérience de laboratoire suggère que de l’oxygène et de l’hydrogène pourraient être extraits de la saumure enfouie sur Mars. Il s’agit d’une étude intéressante dans la mesure où les futurs explorateurs auront besoin de produire ces ressources essentielles directement sur place.

Vous le savez probablement, il est prévu que les humains retournent bientôt sur la Lune dans le cadre du programme Artemis. À la différence du programme Apollo en revanche, la NASA compte cette fois s’inscrire durablement sur notre satellite. Aussi, d’ici quelques années, il sera question d’y établir une base permanente. Dans un premier temps, du fret “essentiel” comme de l’eau, de la nourriture et de l’oxygène pourra être acheminé depuis la Terre. Néanmoins, à terme, les coûts de transport seront trop importants. Aussi les futurs explorateurs devront s’attaquer aux ressources in situ.

Dans cet esprit, l’ESA vient par exemple d’attribuer un contrat à l’entreprise britannique Metalysis dans le but de développer une technologie capable d’extraire de l’oxygène directement à partir de la poussière de Lune. Néanmoins, notre espèce ne vise pas uniquement la Lune : Mars est également en ligne de mire de plusieurs agences publiques et privées.

Puiser aussi dans les ressources martiennes

Là encore, si nous voulons un jour nous établir sur la planète rouge, il sera nécessaire de s’appuyer sur les ressources locales pour espérer survivre et rentrer sur Terre. Bien que l’époque de l’eau liquide s’écoulant en surface soit révolue depuis longtemps, Mars propose tout de même quelques ingrédients avec lesquels les futurs explorateurs pourraient composer.

La mission Mars 2020, qui doit atterrir sur Mars le 21 février prochain, embarque avec elle un instrument visant justement à servir cet objectif. L’expérience MOXIE (pour Mars Oxygen ISRU Experiment) se présente en une petite boîte pas beaucoup plus grande qu’un grille-pain, capable de produire de l’oxygène à partir du CO2 atmosphérique grâce à un processus appelé électrolyse à oxyde solide.

C’est une idée intéressante. Après tout, le CO2 est abondant sur la planète rouge. Toutefois, ce n’est pas la seule approche possible. Des chercheurs l’Université de Washington à St. Louis (Missouri) développent quant à eux une expérience visant à exploiter une ressource différente : la saumure enfouie dans le sol martien.

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Crédits : NASA / JPL / Main Space Science Systems

De l’oxygène et de l’hydrogène extraits de la saumure

Grâce à des études antérieures, nous savons que les sels de perchlorate (ClO4) sont relativement courants sur Mars. Ces sels ont une affinité particulière avec les molécules d’eau, se transformant alors en saumure avec une température de congélation très basse. D’après les données recueillies, il y aurait des quantités importantes de cette saumure sous la surface de la région polaire nord de la planète.

Pour tester si nous pouvions exploiter cette possible ressource, les chercheurs ont développé un appareil d’électrolyse proposant une cathode platine-carbone standard et une anode spéciale plomb-ruthénium-oxygène. Les chercheurs l’ont ensuite utilisé dans des conditions similaires à celles de Mars, mélangeant une concentration plausible de saumure de perchlorate de magnésium et remplissant l’espace avec du CO2 pur. Le tout a été conservé à -36°C. Lors de la mise sous tension, la saumure a traversé l’appareil, séparant d’un côté l’oxygène pur (côté anode) et l’hydrogène pur de l’autre (côté cathode).

Cette expérience de laboratoire aurait extrait environ vingt-cinq fois plus d’oxygène que le boîtier MOXIE ne pourra en produire. Nous savons également que MOXIE nécessite environ 300 watts de puissance pour fonctionner, tandis que cet appareil n’en demande qu’une douzaine. Enfin, il produit également de l’hydrogène qui pourrait être utilisé dans une pile à combustible pour produire de l’électricité. D’un autre côté, MOXIE travaille avec du CO2, une ressource beaucoup plus largement disponible et accessible sur Mars que l’eau.

Naturellement, ce n’est qu’une preuve de concept. Un appareil comme celui-ci devra subir d’autres tests de résistance à long terme pour s’assurer de ses performances et de sa robustesse dans le milieu martien particulièrement hostile. Quand votre survie dépend d’un tel instrument, les dysfonctionnements ne sont pas une option.