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Un mousse désertique ultra‑résistante pourrait-elle être la clé pour « verdir » Mars ?

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Verdissement de Mars

Science fiction writers and scientists have long dreamed of how to transform Mars into a lush and green planet, a process called terraformation. This would be a very ambitious project, as Mars is currently a very harsh environment. It has a very thin atmosphere, no liquid water, and serious levels of radiation. The temperature is also, on average, -65C/-85F.

On suppose qu’un certain niveau de mégaprojets sera nécessaire pour terraformer Mars. Par exemple, nous pourrions chauffer la planète avec des nanorods métalliques produits en quantités industrielles. Nous pourrions également extraire une partie de l’eau piégée dans le océan souterrain situé à 10‑15 km de profondeur sous la croûte de la planète.

Mais même si ces efforts réchauffent quelque peu la planète, densifient son atmosphère et fournissent davantage d’humidité et d’eau liquide, elle restera d’abord un environnement très impitoyable. Heureusement, la recherche sur les écosystèmes désertiques sur Terre nous offre une perspective sur la façon dont la vie pourrait commencer à prospérer sur Mars.

Construire le sol

Certains organismes terrestres peuvent croître dans des conditions très dures directement sur les roches, comme les lichens et les cyanobactéries. Ils sont souvent les dernières formes de vie survivantes dans des lieux tels que les déserts, les roches nues et les sommets de montagne.

Cependant, ils croissent très lentement et il est peu probable qu’ils accumulent suffisamment de biomasse pour accélérer réellement l’émergence d’un écosystème martien robuste.

C’est un problème, car tout écosystème plus complexe devra pousser dans un sol réel, qui doit contenir beaucoup de matière organique. Le sol n’est pas seulement constitué de minéraux et ne peut pas être produit industriellement ; il devra être généré par l’écosystème lui‑même une fois que les humains l’auront initié.

Pour cela, une production plus importante de biomasse à base de carbone est nécessaire, supérieure à ce que les lichens peuvent produire.

Les mousses sont plus prometteuses, grâce à leur résistance aux variations de température et au stress hydrique, tout en croissant par photosynthèse et en produisant une quantité substantielle de biomasse.

Une partie clé du verdissement du désert martien consistera à créer une croûte biologique du sol (BSC). La BSC est un type de couverture du sol répandu, souvent trouvé dans les zones arides. Elle se compose de complexes organiques de plantes cryptogames telles que les lichens et les mousses, de microbes comme les cyanobactéries, ainsi que des sécrétions de ces organismes qui se mélangent aux particules du sol.

Dans certaines régions désertiques, la BSC couvre jusqu’à 70 % de la surface, augmentant de façon significative la capacité de rétention d’eau et la stabilité structurale du sable sous‑jacent.

Curieusement, la BSC est responsable d’un quarte de la fixation biologique totale d’azote des écosystèmes terrestres à l’échelle mondiale, et est souvent qualifiée de « peau vivante » de la Terre.

La mousse merveilleuse

Des chercheurs du Laboratoire d’État de la Recherche sur le Désert et l’Écologie des Oasis à l’Institut d’Écologie et de Géographie du Xinjiang et du Centre National des Sciences Spatiales de l’Académie chinoise des Sciences ont collaboré pour identifier une mousse capable d’accomplir cette tâche sur Mars.

They published their results in a scientific publication titled “The extremotolerant desert moss Syntrichia caninervis is a promising pioneer plant for colonizing extraterrestrial environments.”

Syntrichia caninervis, également connue sous le nom de mousse à vis des steppes, est un type de mousse spécialisé dans la survie aux environnements désertiques rigoureux. On la trouve partout dans le monde, de l’Antarctique au plateau tibétain, en passant par l’Afrique du Nord et les déserts d’Amérique du Nord.

Source: Cell

Syntrichia est extrêmement résistante à la dessiccation, se rétablissant après plus de 98 % de perte d’eau.

Elle peut également survivre à des températures aussi basses que −196 °C, bien plus froides que la pire température jamais enregistrée sur Mars, sans parler du climat plus « clément » des régions équatoriales qui peuvent dépasser le point de congélation de l’eau.

Imperméable au stress hydrique

La résistance extrême de Syntrichia à la sécheresse ne doit pas être sous‑estimée. La plante peut perdre presque toute son eau et survivre, passant d’un vert foncé à une couleur noire.

Encore plus impressionnant, les plantes desséchées redeviennent vertes et récupèrent rapidement leur capacité photosynthétique en quelques secondes après réhydratation.

Source: Cell

Ces plantes restent photosynthétiquement actives sous la neige et peuvent maintenir une croissance vigoureuse, contribuant jusqu’à 49 % de leur fixation totale annuelle de carbone pendant les fréquents cycles de gel‑dégel au printemps.

Cela pourrait être réellement essentiel si le climat de Mars reste à peine au-dessus du point de congélation aux premiers stades.

Survie au froid

Les régions au‑delà de l’équateur martien, ainsi que les zones touchées par des tempêtes de sable ou la période hivernale, exposeront le jeune écosystème martien à des périodes de froid brutal durant des semaines ou des mois.

Les chercheurs chinois ont soumis Syntrichia à des températures de -80 °C/-112 °F pendant plusieurs années. Même après 5 ans d’un tel traitement, pas moins de 90 % des plantes ont survécu.

Ils les ont également testées pendant jusqu’à un mois dans de l’azote liquide à -196 °C/-320 °F. Même dans ces conditions, Syntrichia a vu presque toutes les plantes repousser lorsqu’elles ont été replacées à des températures plus chaudes.

Source: Cell

Il est donc raisonnable de supposer que, même aujourd’hui, sans effort de terraformation, aucun hiver martien ne pourrait tuer Syntrichia.

Résistance aux radiations

Les plateaux d’altitude élevée comme ceux du Tibet sont des environnements difficiles non seulement à cause du froid ou de la sécheresse, mais aussi à cause des niveaux de radiation liés à l’altitude. Il n’est donc pas surprenant que Syntrichia soit également très résistante aux radiations.

Les chercheurs ont exposé la mousse à divers niveaux de radiation et ont mesuré son taux de récupération.

Ils ont découvert qu’à jusqu’à 500 Gy (gray, unité de mesure de radiation), la radiation favorisait même fortement la régénération de nouvelles branches.

Source: Cell

Au‑dessus de ce niveau, la régénération de nouvelles branches était ralentie, mais pas arrêtée, jusqu’à 8 000 Gy, où des dommages sévères commençaient à apparaître. 16 000 Gy s’avéreraient létaux.

À titre de référence, la moitié des humains mourraient à seulement 2,5–4,5 Gy, avec des convulsions sévères et la mort survenant autour de 50 Gy.

Tester des conditions similaires à Mars

Les chercheurs ont utilisé le Planetary Atmospheres Simulation Facility (PASF) de l’Académie chinoise des Sciences pour observer comment la mousse se comporterait dans des conditions « réelles » de Mars. Au lieu de tester séparément des conditions comme la sécheresse, le froid, les radiations, etc., le PASF a également ajouté les atmosphères à faible teneur en oxygène et en azote qui n’avaient pas été testées séparément.

Bien que ce ne soit pas exactement identique, cela crée une simulation très réaliste des conditions de croissance martiennes actuelles.

Source: Cell

Dans l’ensemble, toutes les plantes ont survécu aux conditions martiennes pendant jusqu’à 7 jours et se sont complètement rétablies par la suite lorsqu’elles ont été exposées à des conditions similaires à Mars en état sec.

Lorsqu’elles ont été exposées pleinement hydratées, elles ont également survécu, mais la régénération était plus lente et les nouvelles branches étaient moins nombreuses.

Source: Cell

Cependant, il semble que la combinaison de faible oxygène, de radiation et de froid crée un environnement un peu trop hostile même pour que la mousse à vis des steppes pousse activement, bien qu’elle puisse y survivre.

Évolution naturelle et artificielle

Une large gamme d’adaptations

Les chercheurs ont également évoqué les mécanismes par lesquels la mousse à vis des steppes parvient à survivre aux conditions difficiles dans lesquelles elle vit. Parmi d’autres, on trouve :

  • Un état de dormance métabolique sélective sous conditions de stress, préservant stratégiquement les métabolites clés.
  • Des niveaux élevés de saccharose et de maltose après le stress, servant d’agents osmotiques et protecteurs aidant à préserver et stabiliser l’architecture cellulaire.
    • Les sucres fournissent l’énergie nécessaire à une récupération rapide dès la levée du stress.
  • Une forte capacité à éliminer les espèces réactives de l’oxygène après le stress en accumulant des niveaux élevés de catalase, de glutathion S‑transférase et de peroxydase.
  • Des gènes de catalase liés au stress et une duplication en tandem des gènes de S. caninervis codant des protéines photoprotectrices induites tôt par la lumière.
  • Des feuilles qui se chevauchent, conservant l’eau et protégeant la plante d’une lumière solaire intense, ainsi que des arêtes blanches au sommet des feuilles qui reflètent le fort rayonnement solaire et améliorent l’efficacité d’utilisation de l’eau.
    • Lors de la déshydratation, les feuilles se sont nettement enroulées et rétrécies, et les angles des feuilles sont devenus plus petits.

Optimiser la vie pour Mars

Évolution naturelle

La remarquable capacité de survie de Syntrichia caninervis ouvre la voie à son adaptation progressive aux conditions martiennes si on lui apporte un léger soutien.

Cela pourrait se produire naturellement, tant que certains microbiomes offrent les conditions de croissance dans une petite zone, par exemple des canyons et cratères à basse altitude naturellement plus chauds et avec une atmosphère plus dense autour de l’équateur.

À partir de ces zones de croissance initiales, la sélection naturelle et les mutations spontanées pourraient sélectionner les traits nécessaires pour coloniser le reste de la planète.

Évolution dirigée

L’humanité utilise aujourd’hui régulièrement l’évolution dirigée pour créer de nouvelles enzymes et organismes à ses propres fins et pour la production industrielle, un exploit récompensé par le Prix Nobel de Chimie en 2018. La même stratégie pourrait être employée pour créer des cyanobactéries, des lichens et des mousses plus résistants à Mars.

Par exemple, nous pourrions partir de conditions presque similaires à Mars, légèrement meilleures mais toujours plus dures que sur Terre, permettant à Syntrichia (et à d’autres organismes) de croître. Puis, modifier progressivement les conditions afin que seules des sous‑populations survivent, portant de nouveaux traits et une résistance accrue.

En répétant ce processus des centaines de fois, nous pourrions obtenir de nouvelles espèces capables de survivre aux conditions martiennes actuelles.

Même si cet objectif n’est pas atteint, les mousses et micro‑organismes résultants survivront probablement mieux sur un Mars partiellement ou mal terraformé que les organismes originaux provenant directement de la Terre.

Génie génétique

Les chercheurs pourraient également renforcer la capacité de la mousse à survivre sur Mars en stimulant les gènes connus déjà impliqués dans la tolérance au froid, à la sécheresse et aux radiations.

Cela pourrait être réalisé en augmentant les niveaux d’expression des gènes préexistants de Syntrichia caninervis tels que les catalases, la glutathion S‑transférase et la peroxydase mentionnées précédemment. Ou en ajoutant de nouveaux gènes provenant d’autres espèces.

Déterminer quel est le facteur limitant la croissance dans des conditions similaires à Mars sera également crucial. S’agit‑il d’une résistance insuffisante aux radiations ? Au froid ? Aux conditions atmosphériques ?

Investir dans Mars

Nous sommes trop tôt pour investir dans les mégaprojets de terraformation ou dans l’immobilier martien. Mais une poignée d’entreprises travaille d’arrache‑pied à construire les blocs de base qui rendront possible l’atterrissage du premier homme sur Mars, puis la colonisation de la planète.

Une partie clé sera les fusées réutilisables, réduisant considérablement le coût du lancement d’équipements en orbite et dans l’espace lointain. Cet effort est principalement mené aujourd’hui par SpaceX d’Elon Musk, une société privée, d’autres entreprises de fusées rattrapant rapidement leur retard.

Un autre facteur sera de créer une économie spatiale autosuffisante et une économie martienne, capables de soutenir les efforts de terraformation sans dépendre de la volonté des Terriens de les financer « gratuitement » (suivez les liens pour plus de détails sur leur fonctionnement).

Vous pouvez investir dans des entreprises aérospatiales via de nombreux courtiers, et vous trouverez ici, sur securities.io, nos recommandations pour les meilleurs courtiers aux États‑Unis, Canada, Australie, Royaume‑Uni, ainsi que dans de nombreux autres pays.

Si vous n’êtes pas intéressé par la sélection d’entreprises aérospatiales spécifiques, vous pouvez également vous tourner vers des ETF tels que ARK Space Exploration & Innovation ETF (ARKX), iShares U.S. Aerospace & Defense ETF (ITA), ou SPDR S&P Aerospace & Defense ETF, qui offriront une exposition plus diversifiée pour capitaliser sur l’industrie aérospatiale.

Ou vous pouvez lire notre article sur les « Top 10 des actions aérospatiales et de défense ».

Investir dans les entreprises spatiales

1.  Virgin Galactic

(SPCE )

L’entreprise a été fondée par Richard Branson et se concentre sur le tourisme spatial.

Les billets se situent dans la fourchette de 250 000 à 450 000 $, avec une longue liste d’attente. Les premiers clients semblent être ravis de leur expérience :

« J’ai toujours su que ce serait l’expérience la plus extraordinaire de ma vie. Je le savais depuis toujours. Et les gens m’ont un peu dit que ce serait le cas. Mais quand cela arrive… et que c’est à un autre niveau que l’expérience que vous imaginiez… alors il est très difficile de l’expliquer. »

« Ce fut la meilleure journée de ma vie, la journée la plus sensationnelle de ma vie. Et on ne peut pas faire mieux que cela. Cela a dépassé mes rêves les plus fous. »

Comme nous l’avons déjà évoqué, le tourisme spatial pourrait être le CŒUR de la future économie martienne.

  • Le plus grand canyon du système solaire (4 000 km de long, 200 km de large et jusqu’à 7 km de profondeur).
  • Un volcan de 21,9 km de hauteur (72 000 pieds) et à peu près aussi grand que la France ou l’État de l’Arizona.

Source: Wikipedia

Avant Mars, Virgin Galactic vise à devenir le leader du tourisme orbital (et plus tard peut‑être lunaire), plus à la portée de nos capacités techniques actuelles avant un atterrissage chinois ou SpaceX sur Mars.

Virgin Galactic travaille à améliorer son économie d’unité, avec un nouveau système de lancement, le « Delta », capable de transporter 6 passagers au lieu de 4, et d’effectuer 8 vols/mois au lieu d’un seul.

Ensemble, ces deux indicateurs améliorés devraient multiplier les revenus par unité par 12, avec un délai de récupération inférieur à 6 mois pour chaque navette Delta. Le test en vol du Delta est prévu pour le milieu de 2025.

Les marchés étaient inquiets lorsqu’il a été annoncé que Branson n’investirait plus dans Virgin Galactic. En particulier après le licenciement de 185 employés et la suspension des vols spatiaux en 2024, afin d’attendre l’arrivée de la navette Delta et de réduire le rythme de consommation de trésorerie.

Pourtant, Virgin Galactic devrait disposer de suffisamment de liquidités pour fonctionner jusqu’en 2025 ou 2026. Ainsi, si le développement du système de vol Delta se déroule sans accroc (une perspective risquée dans l’industrie aérospatiale), l’entreprise pourra se concentrer sur la relance et la croissance du flux de trésorerie, avec un système rentable à l’unité. Et rendre l’entreprise positive en trésorerie en 2026.

(Il convient de noter que Virgin Galactic est différent de Virgin Orbit. Virgin Orbit a déposé le bilan en avril 2023, et fournissait des services de lancement pour de petits satellites, avec Rocket Lab acquiring the company’s Long Beach facility, manufacturing, and tooling assets).

La récente faillite de Virgin Orbit et la prise de distance de Virgin Galactic par le fondateur Richard Branson ont terni l’image de l’entreprise auprès des investisseurs, entraînant une chute du cours de l’action en 2023 et 2024.

Parallèlement, la satisfaction des clients précédents, un plan clair pour un design rentable (navettes Delta) et une longue liste d’attente de clients potentiels montrent que l’entreprise pourrait encore être viable même sans lever davantage de fonds. Ainsi, beaucoup dépendra du succès du développement, de la fabrication et de l’exploitation de la navette Delta et de sa mise en service avant la fin 2025.

Si tel est le cas, la valorisation bien plus basse créerait une opportunité pour les investisseurs d’acquérir les actions de l’entreprise à prix réduit.

2. Ginkgo Bioworks

(DNA )

L’entreprise produit des organismes à la demande pour des applications spécifiques, y compris des applications biomédicales et des programmes de sciences industrielles et des matériaux. Elle possède également un important segment de biosécurité, qui a prospéré pendant la pandémie.

Dans la plupart des cas, une forme d’évolution dirigée est utilisée dans la production et la sélection des produits de Ginkgo. Si l’humanité devient sérieuse quant à la colonisation de Mars, la spécialisation de Ginkgo dans la création d’organismes sur mesure via le génie génétique et l’évolution dirigée pourrait en faire un contractant principal et un partenaire pour ces projets.

Ginkgo Bioworks a diversifié ces dernières années son champ d’application, avec de nombreux programmes de recherche et partenariats :

Elle génère des revenus en étant payée d’avance pour le processus de développement, puis via des redevances sur le produit final.

Les partenariats de Ginkgo s’étendent constamment, avec :

Ginkgo Bioworks collabore également avec toutes les grandes entreprises agricoles, dont la plupart ont des intérêts dans la production de biocarburants et la microbiologie. Parmi elles figurent Bayer, Cargill, Syngenta, Corteva, ADM, Exacta, et d’autres.

L’expérience de Ginkgo en conception sur mesure de séquences génétiques, d’organismes et de sélection, ainsi qu’en surveillance de la biosécurité, en fait un fournisseur clé pour chaque industrie cherchant à exploiter des enzymes et des anticorps pour leurs applications spécifiques.

En tant que prestataire de services, Ginkgo est bien placé pour capitaliser sur la croissance de l’industrie de la biologie synthétique dans son ensemble.

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Jonathan est un ancien chercheur en biochimie qui a travaillé dans l'analyse génétique et les essais cliniques. Il est maintenant un analyste boursier et écrivain financier avec un focus sur l'innovation, les cycles de marché et la géopolitique dans sa publication The Eurasian Century.