Ce n’est peut-être pas le bon moment pour en parler, mais disons-le : il y a de fortes raisons de penser que des maladies comme le COVID-19 pourraient devenir plus répandues dans les années à venir. Lorsque nous empiétons sur des zones auparavant vierges – comme les terres sauvages, les jungles denses et les forêts tropicales – nous libérons des virus inconnus contre lesquels notre organisme n’a aucune protection. À mesure que la population humaine augmente et que les habitats naturels se réduisent, ce cycle risque de se poursuivre. Parmi les autres dangers catastrophiques pour la Terre, citons les collisions avec des astéroïdes et des comètes, les guerres thermonucléaires ou biochimiques mondiales et, bien sûr, les effets à long terme du réchauffement climatique.
Pour atténuer ces dangers, nous pourrions avoir besoin de nous éloigner. Très loin. Comme aller jusqu’à Mars. Les principales raisons d’y aller sont d’explorer et de rechercher la vie – passée et présente. Mais les colonies sur Mars constituent également un refuge pour l’humanité dans le cas improbable où quelque chose de catastrophique arriverait à la Terre. Aller sur Mars n’est pas seulement une idée fantaisiste et irréaliste. La NASA a reçu l’ordre présidentiel de faire atterrir des humains sur Mars d’ici 2033, et l’organisation étudie les moyens de construire des habitations humaines sur la planète rouge. En 2016, SpaceX a annoncé publiquement une vision globale pour commencer à construire des colonies sur Mars, en proposant une infrastructure de transport de grande capacité. Cette mission en deux phases pourrait mettre des gens sur Mars d’ici 2026.
Cette colonisation potentielle est la raison pour laquelle les étudiants en astrobiologie de Villanova ont commencé leur projet Mars Gardens, en étudiant quelles plantes et quels légumes peuvent pousser dans le simulant de sol martien (MSS) riche en oxyde de fer. Plus de 45 types de plantes différentes ont été testés depuis le début du programme en 2017 – et, étant donné qu’il s’agit d’étudiants universitaires, il n’est pas surprenant que les tests comprennent du houblon et de l’orge.
Les plantes cultivées dans du terreau dans les mêmes conditions environnementales ont servi de « témoins », et le régolithe (sol) simulant est basé en grande partie sur la roche volcanique du désert de Mojave. Le MSS, qui a tendance à être plus dense, est disponible en ligne et provient de l’analyse chimique d’échantillons martiens par la NASA. Cependant, le régolithe réel de Mars contient des perchlorates qui sont dangereux pour les humains. Une fois sur Mars, il faudra donc éliminer ce produit chimique dangereux avant d’utiliser le sol proprement dit. De plus, la lumière du soleil sur Mars est plus faible, ce qui affecte les conditions de croissance. Les étudiants de Villanova ont donc pris toutes les mesures nécessaires pour reproduire les conditions de la serre martienne et ont pris en compte autant de variables que possible, dans le but de répondre à la question suivante : Peut-on faire pousser des plantes sur Mars dans le sol martien sous une lumière ambiante réduite ?
La planète peu accueillante
Avant de répondre à cette question, jetons un coup d’œil à Mars dans son ensemble. On peut dire que l’environnement n’y est pas vraiment accueillant : Globalement, Mars est petite (environ un dixième de la masse de la Terre), froide (en moyenne, -50 degrés Celsius) et désolée. Son atmosphère, très fine et riche en dioxyde de carbone, est environ un 90e de la densité de l’atmosphère terrestre. Mars se trouve à environ 141 millions de kilomètres du soleil (la Terre est à 93 millions de kilomètres), ce qui signifie que l’intensité maximale de la lumière solaire sur Mars est environ 43 % de celle de la Terre. Il y a toutefois de bonnes nouvelles, car le dioxyde de carbone et l’azote bénéfiques constituent respectivement environ 95 % et 2,6 % de l’atmosphère de la planète. Cependant, en l’absence d’ozone dans l’atmosphère martienne, les fenêtres de la serre devraient bloquer les rayons ultraviolets solaires nocifs.
Il y a quelques milliards d’années, Mars pouvait se vanter d’avoir un environnement plus hospitalier, avec des océans, un climat tempéré et – très probablement – de la vie. Elle a depuis perdu la majeure partie de son atmosphère et de ses stocks d’eau, et il n’y a actuellement pas d’eau à sa surface. De l’eau (ou de la glace) est cependant présente sous la surface, ainsi que dans les régions polaires glacées de la planète. Ces conditions difficiles rendent nécessaire la culture de toutes les plantes dans des serres chauffées et pressurisées, avec d’importantes compensations faites pour l’atmosphère, l’humidité et l’eau.
Dans leurs expériences en serre, les étudiants de Villanova ont pris des mesures énergiques pour créer un environnement à la fois favorable aux plantes et similaire à celui que l’on trouverait dans les serres sur Mars. Ils se sont assurés, par exemple, que les plantes recevaient à peu près la même quantité de lumière solaire que sur Mars. Compte tenu de ces exigences, les étudiants ont également expérimenté la culture de certaines plantes en hydroponie.
Les étudiants ont constaté que leurs taux de réussite pouvaient être améliorés grâce à deux améliorations : augmenter la lumière du soleil en utilisant des LED à longueurs d’onde multiples et ameublir le MSS dense en ajoutant du terreau – ou des excréments de vers de terre.
Sur la base de tous ces facteurs, les étudiants ont pu éliminer certains légumes de la considération. Par exemple, la faible luminosité sur Mars ne se prête pas bien à la culture de plantes qui nécessitent le plein soleil, ce qui inclut les favoris comme les tomates, les haricots, les légumineuses, le maïs ou de nombreuses plantes à racines. Les carottes ne sont pas non plus de la partie, car elles ont tendance à se rabougrir dans la MSS argileuse. Les pommes de terre ne prospèrent pas dans les conditions de sol simulé et de faible luminosité, mais les patates douces s’en sortent un peu mieux.
Les étudiants ont découvert que les pissenlits prospéreraient sur Mars et présenteraient des avantages importants : ils poussent rapidement, chaque partie de la plante est comestible et leur valeur nutritionnelle est élevée. Parmi les autres plantes prospères, citons les micro-verts, la laitue, la roquette, les épinards, les pois, l’ail, le chou frisé et les oignons.
Les conditions sur Mars pour les humains, sans parler des agriculteurs, sont loin d’être faciles. La difficile planète n’est certainement pas un foyer naturel pour nous, et y cultiver de la subsistance serait une tâche compliquée. Cela dit, ce n’est pas impossible, et il est réconfortant de savoir que nous pourrions développer et maintenir nos propres sources de nourriture sur un paysage lointain. La possibilité de faire pousser du houblon et de l’orge ne fait pas de mal non plus.