Les préparatifs sont déjà en cours pour les missions qui feront atterrir des humains sur Mars dans une dizaine d’années. Mais que mangeraient les gens si ces missions conduisaient finalement à la colonisation permanente de la planète rouge ?
Une fois (si) les humains arrivent sur Mars, un défi majeur pour toute colonie sera de générer un approvisionnement stable en nourriture. Les coûts énormes de lancement et de réapprovisionnement des ressources depuis la Terre rendront cela impraticable.
Les humains sur Mars devront s’éloigner de la dépendance complète des cargaisons expédiées, et atteindre un niveau élevé d’agriculture autosuffisante et durable.
La récente découverte d’eau liquide sur Mars – qui ajoute de nouvelles informations à la question de savoir si nous trouverons de la vie sur la planète – soulève la possibilité d’utiliser de tels approvisionnements pour aider à cultiver de la nourriture.
Mais l’eau n’est qu’une des nombreuses choses dont nous aurons besoin si nous voulons cultiver suffisamment de nourriture sur Mars.
Quelle sorte de nourriture ? L’utilisation de serres hydroponiques et de systèmes à environnement contrôlé, similaires à celui testé à bord de la Station spatiale internationale pour faire pousser des cultures, est une autre option.
Ce mois-ci, dans la revue Genes, nous fournissons une nouvelle perspective basée sur l’utilisation de la biologie synthétique avancée pour améliorer la performance potentielle de la vie végétale sur Mars.
La biologie synthétique est un domaine en pleine expansion. Elle combine les principes de l’ingénierie, de la science de l’ADN et de l’informatique (parmi de nombreuses autres disciplines) pour conférer des fonctions nouvelles et améliorées aux organismes vivants.
Non seulement nous pouvons lire l’ADN, mais nous pouvons également concevoir des systèmes biologiques, les tester et même concevoir des organismes entiers. La levure n’est qu’un exemple de microbe industriel dont le génome entier est en cours de réingénierie par un consortium international.
La technologie a tellement progressé que le génie génétique de précision et l’automatisation peuvent maintenant être fusionnés dans des installations robotiques automatisées, connues sous le nom de biofonderies.
Ces biofonderies peuvent tester des millions de conceptions d’ADN en parallèle pour trouver les organismes ayant les qualités que nous recherchons.
Mars : Semblable à la Terre mais pas la Terre
Bien que Mars soit la planète la plus semblable à la Terre parmi nos planètes voisines, Mars et la Terre diffèrent à bien des égards.
La gravité sur Mars est environ un tiers de celle de la Terre. Mars reçoit environ la moitié de la lumière solaire que nous recevons sur Terre, mais des niveaux beaucoup plus élevés d’ultraviolets (UV) nocifs et de rayons cosmiques. La température à la surface de Mars est d’environ -60℃ et elle possède une fine atmosphère principalement composée de dioxyde de carbone.
Contrairement au sol de la Terre, qui est humide et riche en nutriments et en micro-organismes favorisant la croissance des plantes, Mars est recouverte de régolithe. Il s’agit d’un matériau aride qui contient des produits chimiques perchlorate qui sont toxiques pour les humains.
De plus – malgré la dernière découverte d’un lac souterrain – l’eau sur Mars existe principalement sous forme de glace, et la faible pression atmosphérique de la planète fait bouillir l’eau liquide à environ 5℃.
Les plantes sur Terre ont évolué pendant des centaines de millions d’années et sont adaptées aux conditions terrestres, mais elles ne pousseront pas bien sur Mars.
Cela signifie que des ressources substantielles qui seraient rares et inestimables pour les humains sur Mars, comme l’eau liquide et l’énergie, devraient être allouées pour réaliser une agriculture efficace en créant artificiellement des conditions optimales de croissance des plantes.
Adaptation des plantes à Mars
Une alternative plus rationnelle consiste à utiliser la biologie synthétique pour développer des cultures spécifiquement pour Mars. Ce formidable défi peut être relevé et accéléré par la construction d’une biofonderie martienne axée sur les plantes.
Une telle installation automatisée serait capable d’accélérer l’ingénierie des conceptions biologiques et de tester leurs performances dans des conditions martiennes simulées.
Avec un financement adéquat et une collaboration internationale active, une telle installation avancée pourrait améliorer de nombreux traits requis pour faire prospérer les cultures sur Mars en l’espace d’une décennie.
Cela inclut l’amélioration de la photosynthèse et de la photoprotection (pour aider à protéger les plantes de la lumière du soleil et des rayons UV), ainsi que la tolérance à la sécheresse et au froid des plantes, et l’ingénierie de cultures fonctionnelles à haut rendement. Nous devons également modifier les microbes pour détoxifier et améliorer la qualité du sol martien.
Ce sont tous des défis qui sont dans la capacité de la biologie synthétique moderne.
Bénéfices pour la Terre
Développer la prochaine génération de cultures nécessaires pour soutenir les humains sur Mars aurait également de grands avantages pour les gens sur Terre.
La population mondiale croissante augmente la demande de nourriture. Pour répondre à cette demande, nous devons augmenter la productivité agricole, mais nous devons le faire sans avoir un impact négatif sur notre environnement.
La meilleure façon d’atteindre ces objectifs serait d’améliorer les cultures qui sont déjà largement utilisées. La mise en place d’installations telles que la Biofonderie de Mars proposée apporterait d’immenses avantages au délai d’exécution de la recherche sur les plantes, avec des implications pour la sécurité alimentaire et la protection de l’environnement.
Ainsi, en définitive, le principal bénéficiaire des efforts visant à développer des cultures pour Mars serait la Terre.