Protection Planétaire

N'est pas mort ce qui dort à jamais
(Lovecraft)

De par son principe même, parce qu'elle expose par définition à l'inconnu, l'activité consistant à explorer le système solaire fait inéluctablement courir des risques aux machines ou personnes impliquées. Les fusées peuvent exploser au lancement, les vaisseaux s'évanouir dans les abîmes insondables de l'espace, s'écraser à la surface des planètes et des lunes, ou refuser de redécoller le moment venu. Les sondes peuvent être mitraillées par une pluie de micrométéorites, frappées de plein fouet par une tempête solaire, perdre toute faculté de communication, ou s'éteindre après une longue agonie faute d'obtenir un éclairage suffisant de la part des panneaux solaires. Mais, dans sa volonté insatiable d'étudier et de découvrir, l'homme doit aussi faire face à une autre catégorie de menace, bien plus subtile et sournoise, et dont la dangerosité fait frémir. Celle de la contamination accidentelle d'une planète par des formes de vie terrestres, qui, trouvant là un nouveau et inattendu terrain de jeu, viendraient à se développer de manière inconsidérée en anéantissant de fragiles écosystèmes extraterrestres (dans une moindre mesure, des germes et substances terrestres pourraient aussi perturber, ou rendre délicates, certaines expérimentations). La situation inverse, sans doute encore plus dramatique si l'on adopte un point de vue égocentré, est celle de l'invasion de la biosphère terrestre par des germes venus d'ailleurs, par exemple lors d'un retour d'échantillons ou d'une mission habitée, glorieuses entreprises qui se termineraient alors d'une manière désastreuse.

Exprimé plus simplement, dans sa volonté d'explorer les autres mondes, que ce soit de lui-même ou par sondes robotiques interposées, l'homme ouvre la porte à la possibilité d'une contamination croisée. Pour la qualifier plus précisément, les américains emploient les termes forward (contamination venant de la Terre et touchant un autre corps) et backward (contamination ayant lieu dans l'autre sens, c'est à dire depuis un astre vers la Terre), qui sont très parlants. Ils sont parfois traduits en français par contamination directe et contamination indirecte, mais cette terminologie prête plus à confusion, et mieux vaut parler de contamination dans le sens aller, et contamination dans le sens retour. C'est ce que nous ferons ici.

Les inquiétudes liées aux conséquences que pourraient avoir la collision de deux biosphères, l'une terrestre, l'autre extraterrestre, n'ont, contrairement à ce que l'on pourrait penser de prime abord, rien d'abracadabrantes et fantasmagoriques. Si ce sujet, qui est au centre d'une multitude d'œuvres de fiction, n'a cessé d'inspirer romanciers et scénaristes pour le meilleur ou pour le pire, il repose sur des bases bien tangibles et concrètes. L'histoire de la dissémination des hommes sur notre globe est là pour le prouver.

Lors de l'exploration de sa propre planète, l'homme a été malgré lui le responsable de bien des contaminations croisées, qui ont causées d'immenses ravages. On ne sait pas exactement avec certitude d'où elle est partie, mais l'épidémie de peste noire qui a ravagé l'Europe au 14e siècle, et dont l'agent infectieux (la bactérie Yersinia Pestis) voyageait sur des puces parasitant des rats débarqués des navires, a été une véritable hécatombe, la plus importante de toute l'histoire humaine (on estime qu'au moins la moitié de la population européenne a été exterminée sur une période de quelques années, avec au moins 75 millions de morts). Durant ce type d'épidémies, les pertes en vie humaine sont tellement colossales que les structures sociales et politiques sont tout simplement balayées, en provoquant l'effondrement définitif de civilisations entières. Lorsque Christophe Colomb aborde le nouveau monde en 1942, son équipage importe sans en avoir le moins du monde conscience des germes mortels (dont la variole) qui vont décimer les autochtones, et causer la disparition de leurs cultures. Dans un juste retour des choses, une sorte de justice immanente, lorsqu'il retourne en Europe, l'équipage du célèbre navigateur dissémina la syphilis. Provoquée par une bactérie appelée tréponème pâle, qui était alors bien plus virulente que maintenant, cette terrible maladie fit à l'époque, et durant plusieurs siècles, un grand nombre de victimes, qui expiaient souvent après des souffrances atroces.

De nombreuses infections, qui sont rarement fatales pour une population ayant développée une immunité spécifique (suite à de très longues périodes d'exposition et une co-évolution hôtes/germes infectieux), peuvent ravager des régions très éloignées, et décimer des populations entières, qui se retrouvent alors totalement démunies devant un agent virulant contre lequel elles ne peuvent rien. En 1875, le roi des îles Fidji dans l'océan Pacifique revint d'une visite de l'Australie avec le virus de la rougeole. La maladie, généralement bénigne pour les occidentaux, ne tua rien moins que 40 000 de ses malheureux sujets. D'autres exemples marquants concernent les indiens natifs d'Amérique, frappés par des maladies répandues en Europe, Afrique et Asie, telles que la variole, la varicelle, le typhus, la fièvre typhoïde, la dysenterie, la scarlatine, la diphtérie ou encore le choléra. La victoire d'Hernán Cortés sur l'empire aztèque fut ainsi grandement facilitée par l'éradication d'un très grand nombre de tribus par le virus de la variole.

Plus récemment, avec la mondialisation, l'importation d'espèces animales ou végétales dans de nouvelles régions a montré à quel point il était facile de causer des dommages écologiques ou économiques majeurs. De nombreuses espèces invasives, transportées accidentellement par l'homme dans des écosystèmes auxquels elles n'auraient normalement jamais dû avoir accès, se sont développées de façon très agressive, en causant des dégâts considérables. L'absence de prédateurs, dont le rôle est crucial pour le contrôle des populations et le maintien de l'équilibre, explique en partie ces catastrophes écologiques. Dans les années 1950, il a fallu introduire le virus de la myxomatose en Australie pour réduire le peuplement de rongeurs, devenu alors problématique. Ce dernier fut particulièrement efficace, puisqu'il décima 99 % de la population ciblé. Actuellement, la diminution dramatique du nombre d'amphibiens, dont le groupe subit ce qu'il convient d'appeler une extinction de masse, est due à la dissémination d'une moisissure mortelle (Batrachochytrium dendrobatidis) par le biais de nos moyens modernes et très efficaces de déplacement.

Nous l'avons déjà signalé, les risques terribles d'infection liés à la rencontre d'une biosphère avec une autre sont aussi souvent évoqués dans le domaine de l'imaginaire. Ainsi, dans ses poétiques chroniques martiennes (1950), Ray Bradbury met en scène un équipage d'astronomes porteur d'un germe similaire à celui de la varicelle, qui va supprimer la plus grande majorité des habitants de la planète rouge. A l'inverse, dans la guerre des mondes de H.G. Wells (1898), les martiens, que rien ne semble pouvoir stopper, sont finalement décimés par une bactérie terrestre tout à fait anodine. Les auteurs de science-fiction ont souvent été une source d'inspiration pour les ingénieurs et scientifiques, et il ne fait aucun doute que lorsque la perspective pour l'homme de fouler enfin le sol lunaire est devenue concrète, certains frissons sont eux aussi devenus bien réels, en enlevant le sommeil même aux esprits les plus sceptiques et rationnels.

Angoisses lunaires

Dans l'histoire de l'exploration spatiale, les premières inquiétudes tangibles liées à des risques de contamination extraterrestre ont pris naissance avec la conquête de la Lune. A cette époque, de nombreux scientifiques (dont les prix Nobel Joshua Lederberg et Melvin Calvin, ainsi que le biologiste B. S. Haldane) se mirent à spéculer sur l'existence, à la surface de notre satellite, de micro-organismes aliens potentiellement hostiles, susceptibles d'être ramenés par accident sur Terre, dans les nombreux échantillons collectés par les astronautes, ou par les hommes eux-mêmes, contaminés sur place à leur insu. Des mesures, dites de protection planétaire, aussi nombreuses que coûteuses, furent alors mises en place pour limiter au maximum les risques que faisait courir l'exploration lunaire à la biosphère terrestre.

Un second aspect, certes plus abstrait pour la population terrestre, concernait la problématique de la contamination de la Lune elle-même. Compte tenu de l'absence pratiquement totale d'atmosphère autour de notre satellite, les scientifiques s'étaient par exemple rendu compte que l'activité même des engins d'exploration pouvait libérer assez de substances volatiles pour altérer cette dernière sur de très longues périodes de temps. C'était tout particulier le cas lors des atterrissages, la décélération nécessitant l'expulsion d'une grande quantité de gaz par les tuyères des moteurs-fusées. Pour générer des ondes sismiques, certains géophysiciens avaient également émis l'idée saugrenue de déclencher des explosions atomiques, qui auraient alors dramatiquement contaminées la surface de la lune, en particulier la poussière. Heureusement, ce concept est resté lettre morte, bien qu'il revienne parfois dans les discussions à propos de Mars : dans certains scénarios de terraformation, des bombes sont effectivement utilisées pour faire fondre les calottes polaires, et augmenter ainsi l'épaisseur de l'atmosphère martienne actuelle, trop fine.

Toutefois, pour la très grande majorité des humains, les risques encourus par la Lune étaient négligeables face à ceux pouvant toucher leur monde natal, et surtout eux-mêmes. Comme nous allons le voir ci-dessous, l'agence spatiale américaine, la NASA, ne ménagea pas ses efforts pour confiner de la façon la plus efficace possible les hommes et les matériaux revenus de la Lune, au prix parfois de choix absurdes et de décisions incohérentes. Une attention tout aussi considérable sera nécessaire si une mission de retour d'échantillons martiens a lieu dans les prochaines décennies, surtout avec une population mondiale traumatisée de plein fouet par les conséquences sanitaires, économiques, sociales et politiques de la pandémie de COVID-19 de l'année 2020.

A l'époque de la conquête lunaire, les précautions prises par la NASA pour empêcher une contamination de l'environnement terrestre par des germes sélènes commençaient sur la Lune elle-même. Après les sorties extravéhiculaires, les astronautes prenaient soin d'enlever la plus grande quantité possible de poussière lunaire, un matériau gris extrêmement fin, semblable à du talc, et qui adhérait partout. Certains équipements, comme les surchausses et les sacs à dos, furent abandonnés sur place. Lors de la phase de retour, avant le rendez-vous puis l'accostage avec le module de commande et de service resté en orbite, l'intérieur du module lunaire était nettoyé du mieux possible avec un aspirateur. L'atmosphère du vaisseau était également épurée pendant plusieurs heures grâce à des filtres comportant de l'hydroxyde de lithium (LiOH), pour tenter d'éliminer le plus complètement possible la présence de particules dans l'air. Cependant, comme les ingénieurs le découvriront par la suite, malgré ces précautions et dispositifs, rien n'aurait en fait pu empêcher la contamination des hommes et du matériel par l'omniprésente poussière lunaire.

Du point de vue de la contamination terrestre, la phase la plus critique avait lieu lors de la récupération des astronautes. Aussi étrange que cela puisse paraître, cette dernière avait lieu en plein océan Pacifique. Ceux qui ont vu la fin terrifiante du film Life de Daniel Espinosa peuvent parfaitement comprendre que ce choix était particulièrement questionnable d'un point de vue de la protection de la biosphère terrestre. Un atterrissage au beau milieu d'un désert aurait présenté bien moins de risques qu'un amerrissage dans un milieu très propice à la vie (on peut bien étendu considérer l'eau salée comme un terrible poison pour des germes extraterrestres, habitués par exemple à un environnement très aride comme celui de la Lune ou de Mars, mais étant donné le rôle absolument central joué par cette molécule dans le vivant, son absence semble être un pré requis très important au niveau de la région choisie pour réceptionner hommes et échantillons).

Pour diminuer au maximum les risques de contamination, l'idéal aurait sans doute été de transborder directement le module de commande, avec l'équipage et les échantillons lunaires encore à l'intérieur, à bord d'un navire de récupération, puis de transférer ensuite ce dernier au sein d'un vaste container ou d'un véhicule hermétiquement fermé. Cette structure de confinement, capable donc d'accueillir le module de commande, aurait alors pu être transportée au niveau du laboratoire de réception et de quarantaine (LRL), puis couplé à un sas au secteur dévolu à la récupération des astronautes (ces derniers ayant bien entendu priorité par rapport aux échantillons lunaires, transférés dans un second temps).

Un autre dispositif, certes plus simple mais d'une efficacité finalement assez douteuse, fut cependant retenu pour les récupérations des astronautes au cours des missions Apollo. Des responsables estimaient effectivement que les procédures de nettoyage du module lunaire et du module de commande dans l'espace (décontamination des parois par aspiration, filtration de l'atmosphère) empêcheraient totalement la libération de contaminants dans l'environnement terrestre (à cette époque, personne n'avait en effet pu imaginer à quel point la poussière lunaire se montrerait envahissante). En conséquence de quoi, il fut décidé que le module de commande pouvait tout à fait amerrir, puis être ouvert au beau milieu de l'océan. L'implacable réalité montrera que la décontamination du module de commande était totalement impossible, étant donné les capacités d'adhésion de la poussière lunaire (due sans doute à ses propriétés électrostatiques), ainsi que du très grand nombre et des dimensions microscopiques des particules rentrant dans sa composition.

Que ce soit sur les combinaisons ou les parois métalliques, la poussière lunaire semblait effectivement s'accrocher partout, sans qu'il soit possible de l'ôter ou de s'en débarrasser. Lorsqu'ils terminaient les sorties extravéhiculaires sur la Lune, les astronautes étaient couverts de poussière de la tête au pied, à tel point qu'ils ressemblaient alors à s'y méprendre à des mineurs de fond. En rentrant dans le module lunaire, ils transportaient avec eux un très grand nombre de particules, qui restaient sur place. Sur le chemin du retour, une fois en orbite, la quantité de poussière importée était telle que cette dernière flottait dans l'atmosphère de l'habitacle en formant un étrange voile visible. Après le rendez-vous avec le module de commande, aucune des techniques imaginées ne put empêcher la poussière de contaminer ce dernier, que ce soit les tentatives d'aspiration, ou le système de filtres du système de contrôle environnemental du vaisseau. Le module de commande revint donc sur Terre porteur d'une myriade de particules de poussière lunaire, suspendues dans l'air, ou adhérant aux surfaces du vaisseau et aux corps des astronautes.

A l'inverse de la future campagne de retour d'échantillons martiens, entièrement robotique, le programme Apollo était architecturé autour de missions habitées. Un compromis devait donc être trouvé entre les mesures de protection planétaire d'une part, et la sécurité des astronautes de l'autre. De ce point de vue, il était tout à fait inenvisageable de mettre en danger l'équipage pour se conformer à une quarantaine idéale, mise en place pour lutter contre des dangers qui reposaient de plus sur une base entièrement théorique. Il est également probable que de nombreux responsables considéraient qu'une contamination de la biosphère terrestre par des matériaux lunaires n'était tout simplement pas possible, et ce malgré l'existence même des réflexions ayant mené à la mise en place des procédures de protection planétaire. Celles-ci pouvaient effectivement être vues comme des considérations purement conceptuelles, le fruit d'un travail purement académique et spéculatif par des esprits en manque de stimulation, sans rapport quelconque avec la réalité.

Pour récupérer les astronautes, d'autres options offrant un plus haut niveau de protection que celle finalement choisie furent toutefois étudiées ou envisagées, comme la mise en place, avant l'ouverture de l'écoutille du module de commande, d'un filtre biologique sur les conduits d'aération, ainsi qu'un filtrage de l'atmosphère de la capsule. Du point de vue de la logique la plus élémentaire, la mise en contact direct de l'air du module de commande avec l'atmosphère terrestre, lors de l'ouverture de l'écoutille et juste au-dessus de la surface de l'océan, constituait effectivement une brèche critique dans le confinement exigé par les règles de protection planétaire. La même remarque pouvait être faite lors du transfert de l'équipage dans les radeaux, les astronautes pouvant alors rentrer directement en contact à tout moment avec l'eau de mer. Pour pallier à ces situations pour le moins problématiques, il fut décidé d'équiper les astronautes d'une combinaison intégrale (Biological Isolation Garments, ou BIG). L'objectif était d'empêcher la contamination de l'environnement terrestre par les astronautes durant la totalité du transfert de l'équipage vers le navire USS Hornet, un porte-avion chasseur de sous-marins américain mis à contribution pour récupérer les astronautes Apollo. Ces combinaisons étaient particulièrement inconfortables, et ne permettaient pas d'évacuer correctement la chaleur corporelle. Au cours de la mission Apollo 11, Neil Armstrong et Michael Collins indiqueront ainsi avoir atteint leur niveau de tolérance au moment où l'hélicoptère se posait sur le pont de l'USS Hornet. L'expérience ne devait donc clairement pas être des plus agréables.

Au final, les procédures suivantes furent adoptées pour la récupération de l'équipage des missions Apollo 11, le 24 juillet 1969 : après avoir établi le contact avec le module de commande, chahuté par les vagues, la première action des plongeurs largués sur place depuis un hélicoptère fut d'installer un cordon de flottaison autour de la capsule. Un radeau, capable de transporter 7 personnes, fut ensuite attaché à ce dernier. Le conduit d'aération du module de commande fut désinfecté avec de la bétadine (un puissant antiseptique à base d'iode), de manière à éliminer les éventuels germes qui auraient pu se trouver à l'intérieur de la capsule, et s'échapper à l'extérieur via le système de ventilation. Après avoir enfilé l'encombrante tenue de protection biologique (BIG), l'un des plongeurs de l'équipe de récupération ouvrait pour la première fois l'écoutille du module de commande, avant de lancer à l'intérieur un ensemble de trois combinaisons pour les astronautes. Une fois l'écoutille refermée, les astronautes devaient se débrouiller comme ils pouvaient pour revêtir la surcouche protectrice dans l'espace exigu du module. Une fois équipés, ils étaient alors autorisés à sortir pour rejoindre le radeau (dans l'un des multiples scénarios initiaux considérés, les combinaisons étaient larguées depuis un hélicoptère dans le radeau, les astronautes devant alors s'habiller à l'extérieur).

Une fois le module de commande déserté, l'écoutille était décontaminée à la bétadine. Tous les occupants du radeau devaient ensuite se décontaminer l'un l'autre en frottant leurs combinaisons avec une solution d'hypochlorite de sodium (eau de javel). Les astronautes étaient finalement hélitreuillés à bord de l'hélicoptère, piloté par un équipage doté de masques à oxygène, de façon à éviter l'inhalation de germes. C'est seulement une fois transportés sur le navire USS Hornet, et placés dans une unité mobile de quarantaine ressemblant à un wagon (Mobile Quarantine Facility, MQF), que les astronautes pouvaient enfin se débarrasser de la combinaison de protection et passer des tenues de vol plus confortables. L'expérience montra que l'efficacité des combinaisons BIG sembla avoir été toute relative : lorsque les astronautes les ôtèrent, ils découvrirent qu'elles contenaient ... de l'eau de mer.

Tandis que l'équipage était mis en sécurité, de nombreuses opérations de décontamination eurent lieu simultanément. L'écoutille du module de commande, le collier de flottaison, et le radeau furent ainsi traités par un désinfectant puissant à base d'acide, le radeau étant ensuite purement et simplement coulé (un choix là aussi très contestable). Sur le pont de l'USS Hornet, le passage emprunté par l'équipage lunaire entre l'hélicoptère et l'unité de quarantaine fut traité au glutaraldéhyde. L'hélicoptère ayant servi à la récupération dut quant à lui être décontaminé au formol. Une fois récupéré, le module de commande fut connecté via un tunnel à l'unité mobile de quarantaine, ceci pour permettre aux astronautes et techniciens de récupérer les effets laissés à bord, dont les échantillons prélevés sur la Lune. Ces derniers furent stockés dans un container spécial, l'ALSRC (Apollo Lunar Sample Return Container).

Événement historique s'il en est, la mission Apollo 11 fut suivie sur la planète entière par des millions de personnes, rivées pour l'occasion devant des écrans de télévision et des postes de radio. Nixon, le président alors en poste, était aux premières loges sur l'USS Hornet, avec un cortège de VIP. Pendant le transfert des astronautes entre le module Columbia et le MQF, Nixon patientait à distance, avec un hélicoptère prêt à décoller si la moindre fuite était détectée au niveau de l'unité mobile de quarantaine. Une seconde unité de quarantaine était également présente sur le navire pour accueillir toute personne qui aurait pu être directement exposée aux astronautes ou au module de commande. Si une brèche majeure de confinement avait eu lieu, l'USS Hornet entier aurait été placé en quarantaine, et serait resté en mer pendant tout le temps nécessaire (là encore, on peut ici logiquement se demander si la haute mer est le lieu le plus adéquat de la planète pour entamer une quarantaine en cas d'exposition à une forme de vie inconnue).

Une fois le confinement des astronautes et des échantillons lunaires assuré avec succès, l'USS Hornet accosta à Pearl Harbor à Hawaii pour décharger l'unité mobile de quarantaine. Après une brève cérémonie, le MQF fut conduit sur une base de l'Air Force pour être chargé dans un avion-cargo militaire, qui décolla en direction du laboratoire de réception lunaire (Lunar Receiving Laboratory, LRL) à Houston. Pièce maîtresse du dispositif de protection planétaire mis en place pour le programme Apollo, le LRL était un immense complexe ayant pour mission d'assurer la mise en quarantaine des équipages Apollo et des modules spatiaux, ainsi que de réceptionner, traiter, analyser et distribuer les échantillons lunaires. Il mérite donc que l'on s'y intéresse un peu.

Le laboratoire de réception lunaire de la NASA

Au cours de la mise au point du programme Apollo, lorsque la nécessité de créer un espace pour accueillir les échantillons lunaires se fit jour, les ingénieurs proposèrent de mettre sur pied un laboratoire très simple de quelques pièces, qui ne prenait même pas en compte la problématique de la contamination retour (contamination de la Terre par la Lune), qui apparaissait alors comme totalement anecdotique. En effet, le rôle alors envisagé pour le LRL était simplement de permettre la réception des échantillons, pour ensuite pouvoir les stocker correctement puis les distribuer selon les besoins.

Les inquiétudes liées aux problématiques d'une contamination croisée Terre - Lune (contamination de l'environnement terrestre par des microorganismes ramenés de la Lune, et contamination des échantillons par des matériaux terrestres, ce qui pouvait empêcher les analyses) changèrent cependant complètement la donne. La nécessité de répondre à un jeu complet de contraintes de protection planétaire se fit impérieuse, ce qui compliqua fortement la tâche des personnes impliquées dans le développement du LRL. De la vision naïve et simpliste d'un petit laboratoire d'accueil, on passa à une structure très complexe et coûteuse, un élément central d'Apollo et dont l'efficacité ne pouvait pas être mise en doute, sous peine de mettre tout le programme en péril, notamment auprès des politiques et de l'opinion publique.

Au départ, les premières réflexions eurent lieu au centre pour les vols habités de la NASA, le MSC (Manned Spacecraft Center) à Houston (aujourd'hui le Johnson Space Center). Mais bien vite, d'autres centres de la NASA (y compris le quartier général à Washington), organismes et agences américaines décidèrent qu'il y avait là matière à ingérence, ce qui donna naissance à d'incessants conflits et luttes de pouvoir. L'USGS (le bureau d'études géologiques des Etats-Unis) considéra ainsi que la NASA n'avait pas les compétences nécessaires en géologie pour revendiquer la gestion du LRL, et voyait d'un mauvais œil les rapports proposant que ce dernier soit installé à Houston. Bien que considérés comme négligeables par beaucoup de personnes, les risques potentiels de contamination de la biosphère terrestre par des germes ramenés inopinément depuis la surface de la Lune ne pouvaient pas être ignorés. Un comité inter-agences sur la contamination retour (Interagency Committee on Back Contamination, ICBC), monté pour l'occasion, s'imposa bien vite comme une autorité essentielle sur les aspects de design et de fonctionnement du laboratoire de réception des échantillons lunaires.

Ayant signé le traité international sur les principes gouvernant les activités des états dans l'exploration et l'utilisation de l'espace de 1967, le gouvernement américain ne pouvait en effet se soustraire à sa responsabilité de fournir une réponse adéquate aux dangers lunaires, fussent-ils irrationnels. Le département de l'agriculture américain (inquiet des dégâts éventuels pouvant être causés aux cultures) et le département de l'intérieur pointèrent leur nez, suivis de près par l'US Army (qui mettait en avant des compétences certaines dans le domaine de la guerre biologique et de la lutte contre les menaces du bioterrorisme), les centres de contrôle des maladies (les fameux CDC), et l'institut de santé publique américain. Le financement étant essentiel, le Congrès dut aussi être impliqué.

Au final, il fut décidé de bâtir le LRL dans le bâtiment 37 du Johnson Space Center. La construction du complexe débuta tardivement durant l'été 1966, avec un planning très serré, le premier vol ayant lieu en juillet 1969. Contre toute attente, il fut cependant achevé une année plus tard, en septembre 1967. Le LRL comportait trois secteurs distincts : l'aire de réception des équipages Apollo (avec logements, bureaux, antenne médicale, espace vie), l'aire d'étude et de stockage des échantillons lunaires (dotée d'une multitude de laboratoires), et enfin une partie dédiée à l'administration. Les deux premiers secteurs étaient placés derrière une barrière biologique, dont le rôle était d'empêcher la fuite vers l'extérieur de la moindre particule lunaire.

Comme nous l'avons mentionné plus haut, la priorité n°1 de la NASA durant les missions Apollo était de garantir la sécurité et la santé de l'équipage. Mais de nombreuses mesures furent également prises pour les échantillons lunaires, comme en témoigne l'imposant secteur du LRL dévolu à leur analyse. Celui-ci accueillait plus d'une centaine de scientifiques et techniciens, est était composé d'un véritable labyrinthe de laboratoires permettant des études physicochimiques, minéralogiques, pétrologiques, géochimiques, biologiques et microbiologiques. La façon dont les échantillons rapportés de la lune furent analysés est intéressante à plus d'un titre, et nous allons nous arrêter sur le sujet quelques instants.

Après son arrivée au LRL, le container renfermant les échantillons lunaires (l'ALSRC) était soumis à une série d'examens préliminaires. Sa surface était stérilisée par exposition à des rayons ultraviolets, puis par contact avec de l'acide peroxyacétique, un biocide communément utilisé dans l'industrie et le milieu médical. Une fois décontaminé, le container était ensuite rincé avec de l'eau distillée stérile, séché sous atmosphère d'azote, puis passé à travers un sas sous vide dans une boite à gant, dont la pression atmosphérique correspondait initialement celle de la Lune, soit un vide quasi-parfait. Au fil du temps, il devient clair que la manipulation des échantillons sous vide entraînait inévitablement des fuites (avec mise en quarantaine immédiate des personnels exposés), et l'arrivée inévitable de contaminants extérieurs. Il fut alors décidé de remplir les boites à gants d'azote, un gaz chimiquement inerte.

Pour déterminer la dangerosité des matériaux lunaires, de nombreuses analyses furent réalisées sur une petite portion d'échantillons, sacrifiés pour la bonne cause (environ 5%). La quantité de matériel à consacrer aux tests fut l'objet de nombreux débats : s'il fallait, pour des raisons évidentes, éviter de gâcher trop d'échantillons, les analyses devaient également être les plus représentatives possible des matériaux ramenés, sous peine d'être partielles, et de laisser passer des éléments importants.

Les investigations effectuées sur les matériaux lunaires étaient destinées à jauger deux types de dangerosité : le premier était de déterminer si les échantillons étaient ou non toxiques. Différents tests furent effectués pour juger de leur éventuelle radioactivité, et détecter des composés dangereux, comme des poisons cellulaires ou métaboliques, la présence de substances irritantes ou d'éléments mutagènes. Pour caractériser le second type de menace, le risque biologique, c'est à dire la présence d'un agent capable de se propager au sein de l'environnement terrestre par réplication, de nombreux organismes terrestres furent exposés aux échantillons, depuis des bactéries aérobies et anaérobies, jusqu'à des plantes, en passant par une véritable ménagerie (oiseaux, poissons, blattes, crevettes, huîtres, cailles, amphibiens, etc.).

De multiples analyses biochimiques furent aussi réalisées. L'objectif était de déterminer la présence d'organismes plus ou moins évolués (unicellulaires ou multicellulaires) d'origine lunaire, mais également des microorganismes terrestres (virus, bactéries ou moisissures) transportés accidentellement sur place, puis ramenés sous des formes mutantes. Au fil du temps, aucun microorganisme fossile ou vivant d'origine sélène ne fut découvert, et les matériaux lunaires s'avérèrent ne présenter aucun risque pour les êtres humains et la biosphère. Bien au contraire, le sol de la lune semblait même stimuler la croissance de certaines plantes. Si le protocole Baylor, qui définissait les tests à effectuer pour prouver l'innocuité des échantillons sélènes, fut appliqué à la lettre pour les missions Apollo 11, 12 et 14, les résultats obtenus aboutirent finalement à la levée des règles contraignantes de quarantaine pour la mission Apollo 15 et les suivantes.

Une fois sa mission accomplie, le laboratoire de réception lunaire fut démantelé, et remplacé par le Lunar Sample Laboratory Facility en 1979, ou est encore à l'heure actuelle conservé le trésor géologique ramené de la lune (dont la valeur financière est estimée à presque 10 milliards de dollars). Les échantillons sont maintenus dans des isolateurs en surpression, sous atmosphère ultra-pure d'azote, avec des concentrations en vapeur d'eau (H2O) et oxygène (O2) très faible. Les isolateurs sont eux-mêmes installés dans des salles blanches de classe 1000 (norme ISO 6), qui admettent moins d'un million de particules d'une taille inférieure à 0,1 micron par m3 d'air. Les seuls matériaux pouvant rentrer en contact avec les roches lunaires sont des objets usinés en téflon, en acier inoxydable ou en aluminium. Les outils utilisés pour manipuler les échantillons, tout comme les procédures, ont été conçus pour minimiser le plus possible la contamination par des particules organiques et des substances inorganiques.

Une vie qui résiste à tout

Si l'exemple de la Lune pourrait laisser penser que les scientifiques se sont inquiétés pour rien, en faisant dépenser des sommes considérables pour combattre des dangers imaginaires, propageant du même coup au sein de la population des théories anxiogènes dénuées de sens, les risques de contamination entre deux biosphères, l'une terrestre, l'autre extraterrestre, restent cependant tout à fait réels, et continuent d'être pris très aux sérieux par la plupart des agences spatiales de la planète. L'explication tient principalement aux incroyables capacités d'adaptation et de résistance d'une multitude de formes de vie, qu'on ne cesse de découvrir et qui continuent de stupéfier même les biologistes les plus blasés.

Sur Terre, la majorité des organismes ultra-résistants connus, potentiellement susceptibles de survivre dans le milieu spatial, appartiennent aux procaryotes et aux archées, deux immenses domaines du vivant qui regroupent des êtres unicellulaires et microscopiques - que l'on pourrait appeler vulgairement microbes ou bactéries - et dont la morphologie très simple cache une virtuosité métabolique qui défie l'entendement. Plus étonnant encore, des organismes beaucoup plus gros et complexes du monde eucaryote semblent également capables de défier la mort, en vivant ou en survivant dans des environnements infernaux.

Pour le sujet qui nous intéresse ici, l'un des moments clés de l'histoire de la microbiologie a été de prendre conscience que certaines entités biologiques sont des champions de la survie en milieu extrême, et qu'il existe bel et bien des créatures qui pourraient tout à fait vivre, si l'occasion leur en était donnée et pour peu que des conditions minimales soient réunies, dans l'espace ou sur une autre planète. Au cours de la mission Apollo 12, dont le site d'atterrissage était situé dans le secteur de l'Océan des tempêtes, les astronautes démontèrent différents éléments de la sonde lunaire Surveyor 3, envoyée sur place des années auparavant, et posée à moins de 200 mètres de distance du module lunaire. Une fois ce matériel ramené sur Terre, des microbiologistes eurent eu la surprise de découvrir, calfeutrés à l'intérieur d'une caméra, des bactéries terrestres bien vivantes, appartenant à l'espèce streptococcus mitis. Lors du crash dramatique de la navette spatiale Columbia le 1er février 2003, les scientifiques s'aperçurent aussi que plusieurs organismes utilisés comme cobayes pour des expériences de laboratoire, dont certains multicellulaires, avaient survécu à la rentrée atmosphérique ayant détruit le vaisseau et tué l'équipage. Ces deux exemples prouvent que s'ils sont correctement protégés, des créatures terrestres, embarqués par hasard comme passagers clandestins sur une sonde spatiale ou une météorite, peuvent parfaitement résister à un voyage interplanétaire, arriver sain et sauf sur un autre astre, ou survivre à un événement aussi traumatisant qu'une rentrée atmosphérique. De nombreuses expériences, consistant à exposer des zoos microbiens au milieu spatial ont d'ailleurs eu lieu à bord de stations spatiales et de satellites. La bactérie très commune bacillus subtilis détient ainsi l'un des records de longévité dans l'espace, avec six années de présence à bord d'une sonde de la NASA. Pour la vie terrestre, l'espace n'est donc clairement pas une barrière infranchissable.

Sur la terre ferme, des micro-organismes survivent également dans des milieux que le sens commun qualifierait d'invivables. Ainsi, des écosystèmes incroyables prospèrent au fond des océans, sous des pressions considérables, dans le noir absolu, à proximité d'évents hydrothermaux crachant de l'eau à 350°C. Des germes parviennent à se développer dans le sol et les roches du désert d'Atacama, l'une des régions les plus arides et hostiles de la Terre, où il ne pleut pratiquement jamais. Les sols des vallées sèches en Antarctique (la région terrestre qui ressemble le plus à Mars), longtemps considérés comme stériles et qui ont notamment servi à tester le laboratoire de détection de vie des sondes Viking, hébergent en fait bel et bien des microbes, qui sont longtemps passés inaperçus. Certaines bactéries vivent dans les profondeurs de la croûte terrestre, à des kilomètres de profondeur, grâce à un métabolisme qui leur permet de digérer des minéraux pour en tirer des quantités au combien minimes, mais suffisante, d'énergie. Certes, ces créatures vivent de façon ralentie, dans une sorte d'hibernation constante, à cause de l'ingratitude extrême de leur environnement, mais elles demeurent bel et bien vivantes.

Des capacités de résistance exceptionnelles

Au sein du monde microbien, un groupe présente des capacités de résistance absolument stupéfiantes à des facteurs qui sont, pour la plupart des autres espèces, létaux. Appelés extrêmophiles, ces microbes, qui appartiennent souvent au domaine des archées, sont de véritables super-héros, qui mériteraient tous d'apparaître dans le Guinness des records (les archées ressemblent à des bactéries, mais présentent toutefois des différences fondamentales sur certains aspects, comme la composition de la paroi et de la membrane cellulaire, ou les mécanismes de réplication de l'ADN). Voici quelques exemples qui démontrent les fabuleuses capacités de résistance des archées :

  • Adaptation à la dessiccation : certains extrêmophiles sont capables de vivre dans des milieux où l'eau est pratiquement absente, ou difficilement disponible, comme l'espèce Tychonema.
  • Résistance à la température : certains micro-organismes peuvent survivre dans des milieux très chauds, ou au contraire très froid. Pyrolobus fumarii, qui a établi domicile au niveau des sources hydrothermales du plancher océanique et que l'on trouve aussi dans l'île de Vulcano en Italie, supporte des températures de 113°C. Methanopyrus kandleri parvient même à résister jusqu'à 122°C, soit des températures identiques à celles des autoclaves utilisés pour stériliser le matériel médical en autoclave. Ces espèces thermophiles refusent d'ailleurs de pousser en dessous de 90°C. Au contraire, des espèces dites cryophiles adorent les basses températures, et peuvent encore montrer une activité à -20°C (autant dire qu'elles seraient particulièrement à l'aise dans un frigo ou un congélateur). De telles espèces ont notamment élu domicile dans des roches en Antarctique.
  • Résistance à la pression : des microorganismes capables de résister à des pressions considérables ont été découverts dans les fosses océaniques abyssales les plus profondes, y compris la fosse des Mariannes, jusqu'à 11 000 mètres de profondeur.
  • Résistance à la salinité : si le sel est utilisé couramment par l'homme pour conserver les aliments, certains microbes sont capables de vivre dans des milieux saumâtres que l'on pensait impropre à la vie. C'est le cas des espèces halophiles (comme Haloarcula), qui peuvent proliférer dans des solutions contenant 30 % de chlorure de sodium, soit 9 fois la salinité du sang humain. L'archée Halobacterium est utilisée dans de nombreuses salles de classe tout autour de la planète pour initier de jeunes étudiants à la microbiologie en toute sécurité. Les milieux de culture qui permettent sa culture sont effectivement tellement salés qu'aucune autre espèce ne peut y pousser, y compris des germes pathogènes qui autrement pourraient se multiplier. Pour ces mêmes raisons, les manipulations (comme couler le milieu de culture dans une boite de pétri, ou réaliser les étalements une fois la gélose solidifiée) n'ont pas non plus besoin d'être effectuées en conditions stériles.
  • Résistance au pH : certains microbes ne peuvent se développer que dans des milieux très acides, ou au contraire très alcalins. Ferroplasma vit ainsi dans des effluents acides de mine dont le pH avoisine 0. D'autres sont capables de supporter des environnements très alcalins, dont le pH peut atteindre 12,8.
  • Résistance aux radiations : en possédant des mécanismes très efficaces de réparation, certains microorganismes peuvent survivre à des doses considérables de radiations ionisantes. Dans ce domaine, le champion toute catégorie se nomme Deinococcus Radiodurans. Découverte en 1956 dans une station agricole expérimentale à l'intérieur d'une boite de conserve contenant de la viande avariée malgré une stérilisation par irradiation, cette souche est capable d'encaisser des doses 5000 fois supérieures à celles qui tueraient sur le coup un être humain. Sa résistance à survivre à des environnements extrêmes est notamment due à des mécanismes hors norme de réparation de ses chaînes d'ADN et de ses chromosomes. Ceux-ci sont de plus extrêmement rapides, puisqu'ils peuvent réparent les dommages en seulement 12 à 24 heures.
  • Résistance au rayonnement UV : grâce à des pigments qui jouent le rôle de crèmes solaires, certains microorganismes comme les cyanobactéries peuvent supporter des taux normalement mortels d'ultraviolet.
  • Autres capacités métaboliques : plutôt que de tirer le carbone de molécules organiques, certaines bactéries peuvent l'extraire directement du dioxyde de carbone atmosphérique, ou dissous dans l'eau. De nombreux groupes de micro-organismes sont de plus capables de tirer leur énergie de composés chimiques inorganiques, comme le soufre ou le fer, de digérer des roches, du béton, ou de consommer des gaz pour obtenir de l'énergie.

Spores et sporulation

Parmi toutes les techniques que les microorganismes peuvent mettre en œuvre pour résister à un effondrement drastique de l'hospitalité de leur environnement, la sporulation est sans doute la plus impressionnante. La cellule de certains germes peut effectivement se transformer en une particule ovale ou sphérique dotée d'une résistance extraordinaire, que l'on appelle spore, et qu'il ne faut pas confondre avec les spores de champignons ou de fougères, qui servent uniquement à la dissémination et la reproduction. Une spore bactérienne peut demeurer à l'état dormant pendant des milliers d'années, avant de redonner naissance à un germe actif dès que les conditions s'y prêtent. Si elles sont protégées des radiations ionisantes, il est même possible que certaines spores puissent survivre à des périodes de temps encore plus considérables, peut-être des millions d'années, surtout quand les températures deviennent très basses et que la grande majorité des réactions chimiques (notamment celles induisant des dégradations) sont alors automatiquement stoppées ou très ralenties.

L'existence des spores fut découverte par Louis Pasteur avec le bacille des vers à soie (Bacillus thuringiensis), ainsi que le bacille impliqué dans la fermentation butyrique. De nombreux genres bactériens possèdent la capacité de sporuler. Les plus connus sont le genre Bacillus (avec notamment le fameux bacille du charbon, Bacillus anthracis), le genre Clostridium (célèbre car il englobe des espèces responsables du tétanos et du botulisme, Clostridium tetani et Clostridium botulinum), ainsi que le genre Sporosarcina. Chez les bactéries, une spore se forme lorsque les conditions du milieu extérieur ne permettent plus la survie de la cellule végétative, généralement suite à l'épuisement des nutriments. Elle apparaît à l'intérieur même de la cellule bactérie, ce qui explique qu'elle soit souvent qualifiée d'endospore. Sa position peut être centrale, subterminale, ou terminale.

Que ce soit d'un point de vue structurel ou moléculaire, la spore est une cellule totalement différente de la cellule initiale. Les spores possèdent une structure complexe similaire à celle d'une poupée russe ou d'un sarcophage, avec plusieurs membranes et parois protectrices, dont elles tirent leurs capacités de résistance. De l'extérieur vers l'intérieur, on trouve généralement une paroi sporale (qui après germination constituera la paroi de la cellule bactérienne), deux tuniques responsables de la résistance aux agents chimiques riches en kératine, un cortex, puis enfin le corps central, composé d'une paroi et d'une membrane délimitant un espace rempli par le cytoplasme entourant le matériel nucléaire (ADN). Ce dernier est donc situé au centre d'une véritable forteresse.

Autre point marquant, la teneur en eau des spores, très faible (15 à 20 % seulement, à comparer aux 80% de la cellule végétative). Ce niveau de déshydratation joue un grand rôle dans la résistance des spores à la température. Effectivement, lorsqu'elles sont dénaturées par manque d'eau, et qu'elles se retrouvent à l'état anhydre, les substances constituant la matière vivante, comme les protéines ou les acides aminés se montrent très résistants à la chaleur. Les différentes enveloppes de la spore sont également imperméables, ce qui empêche l'eau de rentrer quant cette dernière est présente. Une molécule très particulière, le dipicolinate de calcium, explique aussi en partie les propriétés étonnantes de thermo-résistance des spores. Enfin, ces dernières se montrent également capables de supporter des hautes pressions, l'irradiation (rayons X, ultraviolet), ainsi de nombreux agents chimiques, que ce soit des antiseptiques ou des antibiotiques. Certaines espèces sporulantes peuvent même fabriquer des poisons métaboliques ou autres substances toxiques pour se défendre contre d'autres espèces.

Terminons par un petit point de nomenclature. Dans le domaine de la protection planétaire, la contamination d'une sonde spatiale est estimée par le comptage (ou numération) de spores. Ce terme possède alors une définition stricte, qui peut cependant prêter à confusion : il définit des germes aérobies, c'est à dire ayant besoin d'oxygène pour survivre, capable de résister à un choc thermique de 80° pendant 15 minutes, puis capables après ce traitement de redonner naissance à des colonies après culture sur une gélose trypticase soja à 32° pendant 72 heures. En protection planétaire, une spore ne fait donc pas directement référence à la forme de résistance cellulaire et moléculaire que nous venons de décrire plus haut. Par spore, on entend la population globale de germes présents à la surface et à l'intérieur de la sonde, déterminée après prélèvement sur une petite surface, soumis à un choc thermique puis cultivé en boite de pétri. Une extrapolation permet ensuite de déduire la contamination entière du vaisseau, sans que tous les germes présents à son niveau soient capables de sporuler, ou se présentent sous la forme de spores véritables.

Les tardigrades : des métazoaires aux capacités de résistance exceptionnelles

Dans le bestiaire des organismes vivants ultra résistants, et donc susceptibles de survivre dans l'espace, nous n'avons jusqu'ici parlé que de microbes, c'est à dire de formes de vie microscopiques unicellulaires procaryotes à la morphologie très simple. Cependant, des organismes eucaryotes beaucoup plus gros, multicellulaires et parfois visibles à l'œil nu, sont également capables de déployer des trésors d'inventivité pour survivre dans des conditions infernales, à tel point que l'on peut se demander si ces créatures sont vraiment nées sur Terre. La plus célèbre porte le nom de tardigrade.

Les tardigrades sont des petits organismes terrestres invertébrés, qui peuvent mesurer jusqu'à 1,5 mm de longueur, et que l'on peut trouver facilement en abondance en Europe dans les mousses, les lichens, l'écorce des arbres (même s'ils sont en fait présents dans tous les biotopes de la planète, depuis le haut de l'Himalaya jusqu'au fond des océans en passant par les jungles et déserts). Pour les observer, il suffit de disposer d'une loupe binoculaire ou d'un microscope. Le moyen le plus simple de procéder à une récolte en vue d'une observation est de ramasser une poignée de mousse, et de disposer celle-ci à l'envers dans un petit bocal contenant de l'eau. Après plusieurs heures, des tardigrades nagent librement dans l'eau du récipient.

Sous la loupe binoculaire ou le microscope, les tardigrades ressemblent à un petit ver allongé, constitué de plusieurs segments munis chacun d'une paire de pattes terminées par des griffes bien visibles, et qui se déplace lentement en rampant de manière faussement maladroite (d'où leur nom, qui vient de l'expression tardus gradus, qui signifie en latin "marcheur lent"). Ils sont aussi souvent surnommés ourson d'eau, à cause de leur aspect trapu. L'armure de cuticule qui les entoure étant souvent transparente, plusieurs organes internes peuvent être étudiés, comme par exemple le pharynx et le système digestif. Les tardigrades ne possèdent pas de système circulatoire ou respiratoire à proprement parler, les échanges gazeux avec le milieu extérieur ayant lieu à travers le corps par simple diffusion. D'un point de vue sensoriel, ils possèdent des soies, ainsi que des yeux très simples, qui sont plus des détecteurs de lumière qu'autre chose.

Derrière leur simplicité apparente, les tardigrades comptent parmi les animaux les plus remarquables de la planète, ceci à cause de leurs vertigineuses capacités de résistance à un très grand nombre d'agents stressants. Ces champions de la survie sont capables d'encaisser des températures extrêmes (-270ºC to 150ºC), de très fortes doses de radiations (il faut les irradier avec des doses 1000x supérieures à celles létales pour l'homme pour les exterminer), une très large gamme de pression (depuis le vide spatial jusqu'à des pressions équivalentes à 70 000 fois la pression atmosphérique). Ils continuent également à vivre lorsqu'ils sont exposés à des solvants comme l'alcool ou l'éther. La salinité extrême ne leur fait pas peur, tout comme le manque d'oxygène. Enfin, sans eau ni nourriture, ils peuvent survivre pendant des décennies. En résumé, les tardigrades semblent indestructibles, et avoir été conçu pour le milieu spatial, à tel point que certaines personnes se sont demandées si ces animalcules ne viendraient pas finalement de l'espace. L'origine extraterrestre est cependant totalement démentie par le fait que les tardigrades sont composés de cellules eucaryotes classiques, dont le noyau contient des chaînes d'ADN, au sein desquelles l'information génétique est encodée en respectant le code génétique universel terrestre.

Les tardigrades tirent leur quasi-invincibilité de plusieurs adaptations remarquables, dont la plus impressionnante est la cryptobiose. Comme les bactéries capables de s'enkyster en formant des spores, lorsque le milieu dans lequel ils vivent devient défavorable, les tardigrades se recroquevillent sur eux-mêmes en formant une sorte de petit tonnelet. Pour limiter les pertes par transpiration, ils s'entourent d'une couche de cire. Au niveau cellulaire, plusieurs substances sont secrétées pour servir d'antigel, comme des protéines spécifiques, du glycérol, ou encore un sucre appelé tréhalose. La teneur en eau est réduite à 1%, et le métabolisme est pratiquement stoppé. A ce stade, avec un intérieur littéralement vitrifié, le tardigrade ressemble plus à une momie microscopique ou à une particule minérale de poussière qu'autre chose. En profondeur, il reste pourtant parfaitement vivant, et dès que les conditions s'améliorent, il sort de sa ténébreuse torpeur pour rejoindre le monde des vivants.

Pourquoi les tardigrades ont-ils acquis et développés des pouvoirs de résistance aussi prodigieux ? Les analyses génétiques montrent qu'au cours de leur évolution, ces créatures ont intégré de nombreux gènes étrangers par transfert horizontaux. Environ 16 % de leur patrimoine génétique proviendraient d'organismes comme les bactéries, les archées ou les champignons. En acquérant une robustesse qui flirte avec l'immortalité, ils ont pu coloniser la totalité du globe terrestre, et s'installer dans les endroits les plus inhospitaliers de notre monde, un peu à l'image des cyanobactéries, qui existent depuis 3,5 milliards d'années sous des formes pratiquement inchangées. Certains biologistes pensent que les tardigrades comptent parmi les très rares organismes terrestres à pouvoir survivre à une stérilisation complète de notre planète, causée par un événement cataclysmique (comme un impact d'astéroïde, le passage du système solaire à proximité d'une supernova, ou encore une guerre nucléaire totale). Comme nous l'avons déjà évoqué, ce sont aussi les êtres vivants les mieux adaptés au milieu spatial que nous connaissons actuellement sur Terre.

Si vous avez la chance de pouvoir observer des tardigrades un jour via l'oculaire d'un microscope, prenez un moment pour bien saisir ce que vous êtes en train de voir. Derrière ces petites créatures rigolotes, qui se déplacent avec lourdeur, dans une sorte de paresse affectée, se cachent des êtres qui désavouent certaines des conceptions les plus fondamentales de la biologie, et qui remettent en cause bien des idées préconçues que nous portons sur la fragilité du vivant, et l'étroitesse des frontières au sein desquelles la vie peut s'épanouir. Lorsqu'ils rentrent en cryptobiose et qu'ils sont ensuite exposés aux pires outrages, y compris le vide, les radiations et les températures extrêmes du milieu spatial, les tardigrades franchissent une limite que l'on pensait irréversible. Et pourtant, avec une facilité qui défie l'entendement, ils sont ensuite capables de revenir du domaine d'Hadès, à la faveur d'une simple goutte d'eau tiède.

Le traité de protection planétaire

En 1958, au tout début de la conquête spatiale, et alors même que les capacités de résistance et d'adaptation des organismes terrestres que nous venons d'aborder succinctement sont encore presque totalement inconnues, une commission se penche sur l'épineux sujet de la contamination de la Lune et des planètes et émet un premier rapport décrivant des règles de bonnes conduites à respecter pour l'exploration spatiale. Les recommandations préconisées permirent de définir une discipline émergente, celle de la protection planétaire. L'année suivante, la responsabilité de faire respecter ces règles est assignée au COSPAR (le Comité pour la Recherche Spatiale), et ces dernières seront mises en œuvre pour la première fois (et avec difficultés, comme nous allons le voir plus bas) pour les missions robotiques du programme lunaire Ranger de la NASA, entre 1961 et 1965.

Les règles de protection planétaire sont officiellement formalisées en 1967 dans l'article IX du traité des Nations Unies sur "les principes gouvernant les activités des États dans l'exploration et l'utilisation de l'espace extra-atmosphérique, y compris la Lune et les planètes". Le traité stipule que tous les pays se livrant à l'exploration spatiale et ratifiant le traité doivent conduire leurs efforts d'exploration de manière à éviter une contamination qui serait considérée comme nuisible. Le type de nuisance n'est cependant pas discuté, et demeure dans les textes soumis à interprétation. S'agit-il d'éviter la destruction partielle ou totale d'écologies planétaires, ou simplement de pouvoir conduire des expérimentations scientifiques sans trop de pollution et de faux positifs ? Se posait également la question de savoir si la volonté de protection touchait l'ensemble des formes de vie, ou seulement des créatures qui seraient douées de conscience ou d'intelligence.

N'ayant encore jamais été exposées au principe de réalité, les premières règles de protection planétaire étaient particulièrement strictes, à tel point que certaines se révéleront par la suite tout bonnement inapplicables. Les experts avaient notamment déterminé que les sondes robotique devaient être soumises à une stérilisation complète, et que pour l'effort mondial d'exploration planétaire, la probabilité qu'un seul microorganisme terrestre survive sur un astre ne devait pas dépasser 1 chance sur 10-4. Ce qui signifiait que sur 10 000 atterrissages ou crash accidentels, un seul avait le droit de déposer un germe terrestre au sol. Les recommandations comportaient également des éléments très flous. Par exemple, pour les sondes martiennes Viking, la probabilité de contaminer la planète rouge ne devait pas dépasser 1 chance sur 1000, durant ce qui était alors appelé "la période d'intérêt biologique". Cette période faisait référence à la durée pendant laquelle les scientifiques se livreraient sur Mars à la recherche de traces d'une évolution chimique et biologique, personne n'ayant alors compris à quel point une telle tâche est en réalité difficile, et pouvait se prolonger dans le temps.

Depuis les textes et réflexions princeps, la politique de protection planétaire a été revue et corrigée à de nombreuses reprises par le COSPAR, comme par exemple en 2003 avec l'inclusion du concept des régions spéciales martiennes décrites plus bas. D'un point de vue pratique, les recommandations sont scrupuleusement respectées par certaines agences spatiales comme la NASA, l'ESA et la JAXA, malgré les coûts faramineux que leurs applications entraînent parfois, et l'incertitude qui pèse toujours sur leur efficacité réelle. Le fait que ces mesures ne soient finalement valables que si tout le monde joue le jeu complique encore un peu plus la situation.

Ainsi, dans les années 1960 et 1970, au début de la conquête spatiale et de la guerre froide, peu de renseignements avaient filtré quant aux procédures appliquées par les soviétiques, et ce malgré les efforts de plusieurs scientifiques américains pour obtenir des informations de la part de leurs collègues étrangers sur les techniques de décontamination et de stérilisation mises en œuvre. D'après les données recueillies à l'époque, il semble que les composants des premières sondes soviétiques étaient stérilisés par la chaleur, ou par exposition à des radiations. Les engins étaient assemblés en salle blanche, et les composants nettoyés avec des agents chimiques, peut-être du peroxyde d'hydrogène. Le rayonnement ultraviolet était aussi utilisé durant l'intégration. Enfin, avant le lancement, l'engin entier était exposé à une atmosphère gazeuse d'oxyde d'éthylène et de bromure de méthyle pendant 6 heures à 50°C. Des prélèvements étaient effectués pour vérifier l'efficacité des techniques de stérilisation, et l'épineuse problématique de la recontamination était adressée en enveloppant les pièces stérilisées dans des sacs plastiques remplis partiellement avec du gaz stérilisant. Les soviétiques auraient également eu comme politique de construire trois engins identiques pour chaque mission, et d'en démonter un pour vérifier que les mesures de protection planétaire adoptées avaient bien permis d'atteindre un niveau suffisant de propreté.

Reste que l'analyse des données provenant de l'Union Soviétique montrait des différences importantes concernant l'approche de la protection planétaire par rapport aux américains. L'espace étant un terrain concurrentiel sur lequel s'affrontent des pays et nations aux idéologies politiques divergentes, voire parfois radicalement opposées, il n'est jamais réellement possible de savoir si les mesures de protection planétaire proposées aux différents acteurs au niveau international sont vraiment mises en œuvre dans la réalité, et ce d'une façon efficace. Lorsque certaines opérations sont réalisées sous contrôle militaire (comme le lancement, ou l'intégration de certains sous-systèmes), le secret entourant ces dernières peut également poser problème, si les équipes de protection planétaire sont alors mises hors-jeu, ou laissées volontairement de côté.

Etant donné la nature même de son sujet de préoccupation, qui fait appel à des préconceptions souvent théoriques et des notions plus ou moins floues, la protection planétaire rencontre de sérieuses difficultés quand il s'agit de chiffrer des objectifs et de poser des limites. L'une des approches initialement retenues était probabiliste. Le COSPAR recommandait ainsi que tout soit entrepris pour que la probabilité de contaminer les planètes du système solaire demeure inférieure à une certaine valeur, et ce sur une période de temps plus ou moins longue. Dans les années 1960, les environnements planétaires devaient ainsi rester vierges durant la période dite d'exploration biologique, estimée à 20 ans (puis étendue ensuite à 50 ans) déjà citée. Ce laps de temps était considéré comme nécessaire pour pouvoir conduire toutes les expérimentations susceptibles de caractériser aux mieux les éventuels biotopes et les écosystèmes, grâce à l'envoi d'un nombre significatif de missions (plusieurs centaines) sur chaque cible d'intérêt. On le voit, l'époque était à l'optimisme, et un effort d'exploration d'une telle intensité n'aura en fait jamais lieu.

A l'origine, le niveau de risque envisagé pour la contamination était aussi distribué entre différentes nations. Les Etats-Unis s'était ainsi vu attribuer un niveau de risque de 4,4 x 10-4, ce qui signifiait que sur la fameuse période d'exploration, le risque de contamination de la totalité des sondes de la NASA ne devait pas excéder 4,4 x 10-4, charge à l'agence spatiale américaine d'allouer en interne des quotas parmi ses différentes missions. Cette politique très rigide fut réévaluée au début des années 1980 après les missions Viking, sur la base des découvertes réalisées en planétologie, et notamment la prise de conscience que de nombreux environnements planétaires étaient totalement incompatibles avec l'existence de formes de vie telles que nous les connaissons sur Terre. Les recommandations de protection planétaire furent alors assouplies, et les missions nécessitant des mesures particulières identifiées sur la base de catégories, établies selon l'identité du corps ciblé, ainsi que le type de sondes employées. Ces catégories sont décrites ci-dessous.

Catégorisation des missions

Les mesures de protection planétaire qui doivent être appliquées à une mission spatiale donnée dépendent d'un certain nombre de critères, comme le type d'approche envisagée (survol, mise en orbite, atterrissage statique, déplacement avec un rover, etc.), la nature du corps planétaire investigué (planète, lune, comète, astéroïde), et enfin le potentiel du corps en question à pouvoir répondre à des questionnements portant sur l'origine de la vie, que ce soit l'évolution prébiotique ou biologique. Prises ensembles, ces caractéristiques permettent alors de définir une catégorie, allant de I à V, et qui vont de situations ne présentant aucun risque jusqu'à celles impliquant un risque majeur de contamination :

  • Catégorie I : s'applique à une mission où l'astre visité ne permet pas la caractérisation de processus prébiotiques, biochimiques ou biologiques, comme des astéroïdes non carboné (par exemple astéroïde métallique), le satellite volcanique de Jupiter Io, notre satellite la Lune, Mercure ou encore le Soleil. La sonde envoyée peut indifféremment être un orbiteur, un atterrisseur, un rover ou un engin volant. Aucune mesure de protection n'est alors vraiment requise.
  • Catégorie II : s'applique à une mission lancée vers un astre pouvant éventuellement répondre à des problématiques concernant l'origine de la vie, mais où le risque de contamination demeure très faible. Il peut s'agir d'un orbiteur, d'un atterrisseur, d'un rover ou d'un véhicule volant. L'effort de protection planétaire consiste alors seulement à documenter les sites d'atterrissage en cas d'incident (crash de la sonde). Il existe deux sous-types, selon l'astre visité :
    • Catégorie II : La mission est lancée à destination d'astres tels que Vénus, Saturne, Jupiter, Uranus, Neptune, un astéroïde carboné, etc.
       
    • Catégorie II* : La mission est lancée à destination d'astres glacés, riches en eau (solide ou liquide), comme Ganymède (satellite de Jupiter), Titan (satellite de Saturne), Triton (satellite de Neptune), etc.
  • Catégorie III : s'applique à une mission lancée à destination d'un astre présentant un intérêt exobiologique central et évident, comme Mars, Europe (satellite de Jupiter) ou Encelade (satellite de Saturne). Pour ces cibles, il existe alors un risque réel et significatif de contamination, pouvant mettre en péril de futures expériences de recherches de trace de vie, ainsi que la survie de germes extraterrestres sur leur monde. Le type III n'est valable que dans le cas de survol (flyby) et de survol uniquement, pour des études scientifiques ou une assistance gravitationnelle, ou pour des sondes devant se placer en orbite (orbiteurs). Les pré requis deviennent alors ici plus importants : ajout d'un biais dans la trajectoire de vol, risque de crash placé en dessous d'un certain seuil, intégration de la sonde en salle blanche, et numération du nombre de micro-organismes présents sur l'engin, le total devant être abaissé en dessous d'une certaine valeur. Les composés organiques embarqués sur la sonde doivent aussi être documentés s'il y a un risque avéré d'impact pendant certaines phases (insertion en orbite, survol, etc.).
  • Catégorie IV : identique à la catégorie précédente (risque élevé de contamination sur un astre possédant un intérêt exobiologique évident), mais concernant cette fois-ci des missions de surface (atterrisseur, rover, pénétrateur, drone/hélicoptère, ballon). Dans le cas particulier de la planète rouge, la catégorie IV est elle-même divisé en trois sous-catégories. Pour cette catégorie très restrictive, les sondes Viking servent ici de standard. Outre l'intégration en salle blanche, la décontamination du vaisseau et une éventuelle documentation des composés organiques embarqués, une stérilisation finale complète de la sonde est exigée pour la catégorie IVc (le coût des mesures de protection planétaire devenant alors plus que conséquent par rapport au budget global de la mission) :
    • Catégorie IVa (Mars uniquement) : s'applique à une mission martienne au sol (atterrisseur, rover) n'embarquant pas d'expériences visant à rechercher des traces de vie actuelles. Le niveau de contamination de la sonde ne doit alors pas dépasser celui des atterrisseurs Viking avant leur stérilisation totale (300 spores par m2 et moins de 300 000 spores au total).
       
    • Catégorie IVb (Mars uniquement) : catégorise une mission martienne au sol (atterrisseur, rover) dont l'objectif est d'identifier des formes de vie actives sur la planète rouge (ce qui fut le cas des sondes Viking), ou éteintes (fossiles, comme pour Perseverance). Ici, les systèmes (véhicules, dispositifs de prélèvement et instruments de détection de vie) doivent alors être stérilisés pour atteindre un niveau de contamination inférieur ou égal à celui caractérisant les atterrisseurs Viking après leur stérilisation globale. Des techniques doivent également être mises en place pour empêcher la recontamination des systèmes stérilisés, ou la contamination accidentelle des matériaux prélevés sur Mars.
       
    • Catégorie IVc (Mars uniquement) : s'applique à une mission martienne au sol dont le site d'atterrissage est localisé dans une région dite spéciale (voir ci-dessous), caractérisée par des conditions qui permettraient à des microorganismes terrestres de s'y développer, ou qui pourraient héberger des formes de vie étrangères. Cette catégorie s'applique même dans le cas où aucune expérience exobiologique n'est embarquée sur la sonde.
  • Catégorie V : cette catégorie est réservée aux missions de retour d'échantillons, et adresse le risque de contamination dite de retour (backward contamination). L'impact des règles de protection planétaire sur la mission, d'un point de vue technique et budgétaire, est alors massif. En plus des pré requis cités précédemment, cette catégorie impose des contraintes majeures, comme l'absence totale de possibilité de crash de la capsule contenant les échantillons lors du retour, le confinement de tous les éléments de la sonde ayant pu rentrer en contact avec l'environnement extraterrestre, ou la réception et l'analyse préliminaire des échantillons dans un laboratoire de quarantaine dédié (à l'image du LRL du programme Apollo). Le type V est subdivisé en deux sous-catégories :
    • Catégorie V non restreinte : si l'astre est connu pour ne pas héberger de formes de vie, comme Vénus, la Lune.
       
    • Catégorie V restreinte, si l'on suspecte le cas contraire (Mars, Europe, Encelade).

Les régions spéciales

En 2002, le COSPAR modifia les règles de protection planétaire pour inclure le concept de régions spéciales, en particulier pour la planète Mars. Les régions spéciales désignent des endroits où l'eau liquide pourrait être présente, où susceptible d'apparaître même de manière transitoire sous certaines conditions : secteurs suffisamment profonds du sous-sol où l'eau liquide existe sous la forme de nappes ou d'aquifères, zones possédant une activité hydrothermale, calottes polaires, et enfin terrains avec des lentilles de glace affleurant en surface.

L'inclusion de secteurs englacés est importante, car dans leur cas, si l'eau n'y subsiste naturellement pas à l'état liquide, une sonde spatiale peut néanmoins la faire apparaître. En cas de crash accidentel, un engin spatial pourrait en effet non seulement augmenter de manière significative la température, en faisant fondre la glace, mais également contaminer la région en dispersant des micro-organismes terrestres qui auraient échappés aux tentatives de stérilisation et de décontamination. En d'autres termes, la chute d'une sonde pourrait former une mare, au sein de laquelle des microbes terrestres se feraient sans doute un plaisir de nager. On peut considérer qu'assez rapidement après l'impact, les températures devraient repartir à la baisse, en gelant la mare en question. Cependant, certaines sondes peuvent être équipées d'un générateur thermoélectrique radioisotopique (RTG). Ce dispositif, sorte de batterie nucléaire, utilise l'énergie générée par la décomposition d'éléments radioactifs (comme des pastilles de plutonium) pour fournir chaleur et électricité à un engin spatial, qu'il fasse jour ou nuit, et ce sur des périodes de temps très longues (au moins une dizaine d'années). En cas de crash, que le RTG soit encore intact ou en morceaux, ce dernier continuerait à dégager de la chaleur, en créant un microenvironnement très stable et totalement propice à la survie de micro-organismes. La chaleur dégagée par la décomposition radioactive du plutonium pourrait tout à fait faire fondre une poche de glace, créant une flaque d'eau qui s'infiltrerait dans le sous-sol, emportant éventuellement avec elle des microbes terrestres qui pourraient tout à coup s'y trouver très à leur aise, et sous haute protection. L'activité mutagène pourrait également être accélérée par les radiations libérées par les agents radioactifs, et augmenter l'adaptation des germes à leur nouvel environnement.

Contrairement à ce que l'on pourrait penser, sur Mars la glace d'eau n'affleure pas uniquement au niveau des régions polaires et des hautes latitudes. Dans sa longue histoire géologique, la planète rouge a connu à de multiples reprises des périodes de grande obliquité, ou les pôles étaient dirigés vers le soleil, tandis que les régions équatoriales étaient plongées dans l'obscurité. Au cours de ces époques, une grande quantité de glace s'est déposée dans les régions équatoriales et sur les moyennes latitudes, et de nombreuses observations géologiques et géomorphologiques laissent penser que d'anciens glaciers sont effectivement bel et bien encore présents sous une couverture isolante de roches et de régolite plus ou moins épaisse, témoins d'un passé chaotique où les conditions climatiques étaient bien différentes.

Sur Mars, plusieurs paramètres doivent être respectés pour qu'une région soit déclarée spéciale. L'un des plus importants est l'activité de l'eau (water activity), une mesure quantitative indiquant la plus ou moins grande disponibilité de l'eau dans un secteur donné pour des formes de vie. L'activité de l'eau est calculée en divisant la pression de vapeur d'eau observée par la pression de vapeur de l'eau pure dans les mêmes conditions (l'eau pure ayant arbitrairement une valeur d'activité maximale égale à 1). Pour qu'un secteur soit classé parmi les régions spéciales, l'activité de l'eau doit être au moins égale à 0,5, valeur en dessous de laquelle aucune forme de vie terrestre ne peut normalement survivre, dans l'état actuel de nos connaissances. La température est un autre paramètre important. Dans le cas d'une région spéciale, elle doit faire des excursions au-delà du seuil de -20°C. A cause des températures très basses qui y règnent, les calottes polaires, malgré leur richesse en glace, ne sont pas considérées comme des régions spéciales naturelles. Comme nous l'avons vu, elles peuvent cependant le devenir artificiellement en cas de crash d'une sonde dotée d'une batterie nucléaire de type RTG, qui pourrait alors faire fondre la glace et créer une oasis miniature, microenvironnement transitoire et inespéré ou des germes terrestres pourraient survivre voire se répliquer. Le dernier paramètre est la profondeur. En étudiant la profondeur et la taille du cratère que des sondes de dimensions variées, voyageant à différentes vitesses, laisseraient en cas de crash en frappant des surfaces planétaires de différents types, les ingénieurs ont conclu que seuls les cinq premiers mètres de la surface pourraient potentiellement être contaminés lors d'un impact. Les secteurs situés en dessous de cette limite ne seraient donc pas concernés par les mesures de protection planétaire.

Décontamination et stérilisation des sondes spatiales

Deux grandes catégories de moyens existent pour séparer une sonde spatiale de sa contamination terrestre : la décontamination proprement dite, qui consiste à ôter tout contaminant (que ce soit des germes, des particules minérales, des dépôts ou films moléculaires organiques, etc.), et la stérilisation, qui consiste à détruire tous les microorganismes adhérant aux surfaces externes, ou logés à l'intérieur des structures.

La décontamination consiste le plus souvent à nettoyer régulièrement les composants de la sonde, en les exposant à des jets d'azote, ou en les essuyant avec des lingettes imbibées de produits nettoyants et désinfectants (comme l'alcool isopropylique ou des détergents). L'intégration, les tests et les activités de préparation au lancement doivent avoir impérativement lieu dans des espaces de travail ultra-propres, appelés salles blanches. Il en existe différentes catégories, suivant le niveau de pureté de l'air, c'est à dire de sa teneur en particules microscopiques. Les techniciens ne peuvent y intervenir qu'habillés de la tête aux pieds avec des vêtements protecteurs ne libérant aucune fibres ou particules (bonnet, blouse, gants, bottes, masque respiratoire). L'air des salles est non seulement minutieusement filtré pour ne laisser passer aucune particule ou germe, mais de nombreux autres paramètres, comme la température ou l'hygrométrie, sont également étroitement surveillés.

La stérilisation impose quant à elle d'exposer les composants ou la sonde entière à des agents stérilisants, physique ou chimique, pendant une durée suffisante, de manière à éliminer la totalité des microorganismes vivants ou dormants présents sur les matériaux. Cependant, comme nous allons le voir, l'exercice qui consiste à stériliser tout ou partie d'une sonde spatiale - un objet hétérogène d'une taille importante et d'une très grande complexité - est bien différent de la stérilisation d'instruments chirurgicaux ou de denrées alimentaires. Ce qui explique que les premières tentatives pratiques, qui eurent lieu avec les sondes américaines lunaires Ranger, aboutirent à des résultats plus qu'embarrassants.

Avant de rentrer dans les détails, précisons que les mesures de protections planétaires qui doivent être respectées pour une mission donnée, en fonction de sa catégorie, sont diverses et variées, et doivent idéalement être prises en compte dès les premiers instants, lors de la phase de conception. L'ensemble sera également grandement facilité si les industriels impliqués s'astreignent à respecter certaines mesures lors de la fabrication des composants de base, qui peuvent alors arriver avec un niveau de propreté déjà correct. Ceci étant dit, voyons donc maintenant en quoi consiste vraiment les opérations de stérilisation.

Les différentes techniques de stérilisation

La stérilisation est une opération visant à éradiquer tous les germes présents dans un volume donné. Elle peut être réalisée aussi bien par des procédés physiques, comme la chaleur, la filtration, l'irradiation, que par des procédés chimiques, tel que l'utilisation d'antiseptiques ou de gaz microbicides. Les techniques présentées brièvement ici sont celles utilisées en microbiologie. Elles seront brièvement comparées à celles mises en œuvre dans le spatial pour respecter les règles de protection planétaire, sujet qui nous intéresse ici.

Procédés physiques : la chaleur

L'un des procédés les plus connus et les plus efficaces pour stériliser un objet ou une substance est la chaleur. Si le froid, même extrême, empêche le développement bactérien, il ne tue pas les cellules microbiennes. Ces dernières sont par contre, et sauf exception, très sensibles à la chaleur. Portées à des températures de 55°C à 80°C, la plupart des bactéries meurent, sauf celles capables de sporuler. Une stérilisation complète nécessite la destruction de la totalité des cellules, y compris les spores, et il faut alors opérer à des températures bien supérieures, variant généralement entre 170° et 180° pour la chaleur sèche, et 120° en chaleur humide.

  • La chaleur sèche tue les cellules par oxydation et destruction de la matière organique, cette dernière pouvant aller jusqu'à être carbonisée (pyrolysée). Le chauffage peut être direct, et dans ce cas, l'objet à stériliser est passée directement dans une flamme, ou flambé à l'alcool (c'est le cas en bactériologie lorsque l'on doit stériliser les fils de platine servant aux ensemencements, l'embouchure d'un tube contenant un milieu de culture, les paillasses et plans de travail, etc.). Plus généralement, on emploie une stérilisation à l'air chaud, dans des fours spécialisés équipés d'un système de ventilation, de thermostats et de minuteurs, qui sont appelés étuves. Les objets sont chauffés à 170° pendant une demi-heure, ou, s'ils sont fragiles, de 135° à 150° pendant une heure et demie. La chaleur sèche est utilisée en protection planétaire pour stériliser de nombreux composants, voire même une sonde spatiale dans sa totalité, dans le cas des missions classées en catégorie IV. Comme nous le verrons plus en détails, les températures utilisées sont généralement bien plus basses par rapport à celles que nous venons de citer, de manière à ménager les composants, mais elles sont alors appliquées sur des durées bien plus longues (des dizaines d'heures).
  • Pour la stérilisation, la chaleur humide est bien plus efficace que la chaleur sèche. L'air chaud humide tue les germes par coagulation du cytoplasme (le gel translucide dont sont remplies les cellules) et des protéines. Dans une atmosphère saturée en vapeur d'eau, toutes les bactéries sont implacablement détruites en 20 minutes à des températures de 115° à 120°, même les formes les plus résistantes (spores). Ce type de stérilisation est effectuée en autoclave, en condition de surpression. C'est exactement le même procédé qui est employé lorsque l'on stérilise des conserves en bocaux avec une cocotte-minute. En protection planétaire, la chaleur humide n'est pas employée, à cause des dégâts énormes qu'elle ferait subir aux composants métalliques et électroniques (qui seraient notamment exposées à une très forte oxydation), alors qu'il s'agit d'une méthode très performante, abondamment mise en œuvre dans l'industrie agroalimentaire pour la stérilisation des aliments, ainsi qu'en milieu médical et hospitalier.
  • D'autres procédés de stérilisation reposant sur l'utilisation de la chaleur existent, comme l'ébullition, la tyndallisation et la pasteurisation (ces méthodes reposent sur de multiples cycles de chauffage à basse température alternant avec des périodes de refroidissement) mais ils ne présentent pas d'intérêt pour le sujet qui nous occupe ici, et qui concerne la problématique de la stérilisation des engins spatiaux.

En résumé, dans le domaine de la protection planétaire, c'est surtout la chaleur sèche (appelée DHMR en anglais, pour Dry Heat Microbial Reduction) qui est mise en œuvre. Cette technique est principalement employée pour des composants de grande taille, qui peuvent tolérer des températures de 125°c pendant plusieurs heures, et qui sont difficiles à stériliser par d'autres techniques. On peut citer les parachutes, les airbags, ainsi que les structures métalliques en nid d'abeille qui composent le châssis des sondes. C'est également cette technique qui a été employée pour stériliser complètement les atterrisseurs Viking avant leur envoi sur Mars en 1975.

Procédés physiques : l'irradiation

L'irradiation par des rayonnements très énergétiques et ionisants, comme les rayons X, bêta, gamma, voire ultraviolets, est également une technique de stérilisation très efficace. Elle est cependant difficile à mettre en œuvre, car elle présente des dangers évidents pour l'homme, et nécessite un appareillage complexe. Les radiations peuvent de plus facilement endommager des composants électroniques (de la même manière que le rayonnement naturel du milieu spatial), ce qui fait qu'elle n'est que très rarement mise en œuvre en protection planétaire pour stériliser les sondes (ce sera par contre une technique de choix qui pourra être utilisée pour stériliser les échantillons martiens ramenés sur Terre, si ceux-ci présentent une dangerosité, et de façon à permettre leur sortie du laboratoire de quarantaine).

L'un des avantages notables des radiations concerne leur niveau de pénétration. L'irradiation peut effectivement détruire des germes inclus dans des composants électroniques (résistances, condensateurs), recouverts par des résines, des colles, ou emprisonnés sous différentes couches de substances ou matériaux. Cependant, par rapport à des êtres vivants de grande taille, l'efficacité des radiations est limitée dans le cas d'organismes unicellulaires microscopiques. Ceci est dû au fait que pour tuer une bactérie, les radiations doivent toucher une cible très petite, de quelques microns environ, et ce de façon suffisante pour que les mécanismes de réparation cellulaire soient pris au dépourvu et dépassés. Dans le cas d'un homme ou d'un animal, il suffit aux radiations de toucher un petit pourcentage de cellules d'un organe ou d'un tissu donné pour que les conséquences pour l'organisme soient rapidement dévastatrices et létales. Il est bien entendu possible d'augmenter la puissance de l'irradiation, mais le risque d'endommager des composants et sous-systèmes critiques devient alors inacceptable.

Procédés physiques : filtration

Le filtrage, qui ne peut s'appliquer qu'aux liquides et aux gaz, est également un procédé physique de stérilisation pouvant donner de bons résultats. Cette technique consiste à faire passer l'air (par exemple celui des salles blanches) ou un liquide au travers de filtres ou membranes poreuses dans lesquelles les germes restent alors coincés. En microbiologie, cette technique est très utilisée pour stériliser des milieux de culture complexes qui s'altèrent à la température. En protection planétaire, elle est mise en œuvre au niveau des salles blanches, pour stériliser certains ergols (comme l'hydrazine), ou pour des cas très particuliers (stérilisation des milieux de culture du laboratoire de détection de vie des atterrisseurs Viking par exemple).

Procédés chimiques

De nombreuses substances chimiques, solides, liquides ou gazeuses, peuvent tuer efficacement les cellules microbiennes. Ces antiseptiques sont très utilisés en médecine, quand il s'agit de désinfecter une plaie par exemple, ou en microbiologie, pour stériliser une paillasse ou une pièce. Cependant, il n'est souvent pas possible de parler de stérilisation proprement dite, l'élimination des germes n'étant généralement que temporaire.

Parmi les principaux antiseptiques liquides se trouvent les dérivés chlorés (comme l'eau de javel, le liquide de Dakin, la chloramine, le chlorure de chaux), les dérivés iodés (avec la teinture d'iode, la bétadine), les sels métalliques (très peu utilisés maintenant, comme les sels de mercure, le nitrate d'argent, le sulfate de cuivre), le formaldéhyde ou formol, très efficace contre les spores, et couramment employé pour désinfecter des locaux, le phénol, certains colorants (bleu de méthylène, violet de gentiane, vert brillant, éosine), l'eau oxygénée (H2O2), l'ozone, l'éther, les alcools (éthanol, alcool isopropylique), et les détergents tensioactifs. En protection planétaire, l'alcool isopropylique (iso-propanol) et les détergents sont très couramment employés pour nettoyer régulièrement les différentes surfaces d'une sonde spatiale. Il est ainsi courant d'observer, à l'entrée des salles blanches, de nombreux bidons d'iso-propanol. Ce solvant est effectivement très souvent mis en œuvre pour nettoyer les composants spatiaux, les outils et les plans de travail : il peut non seulement permettre la désinfecter les surfaces (éradication des germes), mais également dissoudre les composés organiques (décontamination).

Au niveau des substances gazeuses, nous pouvons citer l'emploi des vapeurs de formol et l'eau oxygénée sous forme vapeur (utilisée par exemple pour les batteries et l'électronique de la sonde britannique Beagle 2) mais surtout l'oxyde d'éthylène (C2H4O), employé pur ou en mélange avec des gaz inertes. Dans ce cas de figure, la stérilisation est effectuée dans des autoclaves spéciaux, ou un vide très poussé est réalisé, avant l'injection de l'oxyde d'éthylène sous pression. Le gaz microbicide est ensuite évacué, et le matériel est rincé grâce à de l'air ou un gaz inerte (azote) filtré. Pour stériliser des appareils comportant des circuits électroniques, des moteurs, des dispositifs optiques, ce procédé est souvent le seul utilisable. Il est très utilisé dans de grands centres hospitaliers, et permet dans certains ports de stériliser des wagons entiers.

L'oxyde d'éthylène possède en effet plusieurs avantages notables : sauf exception sur certaines substances, il n'est pas corrosif, et peut être stocké dans de simples containers à une pression et une température ambiante. Les molécules d'oxyde d'éthylène sont solubles dans de nombreux matériaux, comme les plastiques, les caoutchoucs, les huiles, et le gaz peut s'infiltrer dans n'importe quelle craquelure ou interstice. Malgré tout, ce composé n'est pas efficace pour stériliser l'intérieur des composants électroniques ou des espaces hermétiquement clos, et épargne également certains germes. C'est également une substance toxique et inflammable, et malgré ses qualités indéniables, pour la stérilisation finale d'une sonde, la chaleur sèche lui est donc généralement préféré (ce gaz a cependant été par exemple employé pour les sondes Ranger de la NASA, comme le verrons plus bas).

Quand l'espace apporte une aide partielle

Si la stérilisation d'une sonde spatiale est une opération particulièrement délicate, le milieu spatial dans laquelle elle va normalement finir par évoluer peut se révéler utile, en complétant ou en finissant le travail commencé sur Terre. Trois caractéristiques du milieu interplanétaire le rendent effectivement auto-stérilisant : le niveau d'irradiation (solaire, cosmique), l'existence d'extrêmes thermiques (très hautes ou très basses températures), et enfin un vide poussé.

En exposant un véhicule à des cycles de température extrêmes, il est possible de parfaire sa stérilisation. L'idée est de faire tourner une sonde sur elle-même, un peu à la manière d'une volaille dans une rôtissoire, toutes les surfaces externes étant alors régulièrement exposées à la lumière solaire très vive, source de très fortes températures couplées à un flux ultraviolet intense, qui va ensuite laisser place à une obscurité glacée. Soumis à ces alternances drastiques de température dans un vide très poussé, la très grande majorité des germes encore présents en surface, même les plus résistants, sont impitoyablement éliminés. De la même manière, au moment de l'atterrissage, lors de la rentrée atmosphérique, les surfaces externes qui sont portées à plusieurs milliers de degrés par friction sont naturellement stérilisées. Cependant, ces techniques ne sont pas parfaites, étant donné qu'elles ne permettent pas d'éradiquer des micro-organismes qui auraient pu trouver refuge dans des recoins internes difficilement accessibles, ou pire, qui sont encapsulées dans les composants eux-mêmes.

L'utilisation du milieu spatial comme agent auto-stérilisant peut également fonctionner à la surface d'une planète. La mission martienne Pathfinder en fourni un cas concret : après son atterrissage sur le site d'Ares Vallis en juillet 1997, le petit rover Sojourner est resté immobile pendant quelques jours sur sa plateforme. Cette période de mise en service a bien entendu été consacrée à de nombreux tests et vérifications, mais elle avait aussi pour but de permettre à l'intense rayonnement ultraviolet (également aidé par les radiations cosmiques) qui frappe le sol martien de neutraliser des germes terrestres qui auraient pu rester sur le rover, en particulier au niveau des roues. Ce passage en solarium improvisé aurait ainsi permis d'éliminer jusqu'à 90 % des passagers clandestins microbiens qui seraient parvenus à survivre jusque-là.

De la difficulté de stériliser entièrement une sonde spatiale

Quand on essaye de se représenter les difficultés qui peuvent se poser pour la stérilisation d'une sonde spatiale, on pense très rapidement à la contamination des surfaces extérieures (comme le châssis d'un rover, ses roues, la surface des panneaux solaires, ou encore la toile d'un parachute). Or, il existe plusieurs autres problématiques qui ne viennent pas spontanément à l'esprit, et qui semblent défier toute logique. La première concerne le système de propulsion.

Aussi étrange que cela puisse paraître, le système de propulsion est effectivement lui aussi concerné par les impératifs de décontamination et de stérilisation. Au premier abord, celui-ci devrait naturellement échapper à ces problématiques, pour la simple et bonne raison que les températures atteintes au niveau des tuyères sont très élevées, ou que certains carburants utilisés (ergols) sont par nature toxiques, comme l'hydrazine par exemple. Or les choses sont loin d'être aussi simples. Des dispositifs de propulsion basés sur l'éjection dans l'espace de gaz froids, comme ceux employés pour les systèmes de contrôle d'attitude (qui permettent, grâce à un ensemble de micro-propulseurs disposés tout autour d'une sonde, de modifier finement l'orientation d'un vaisseau dans l'espace.) ne sont pas létaux pour certains germes, qui pourraient alors tout à fait survivre. Là aussi, les règles de protection planétaire doivent s'appliquer. L'assemblage de ces systèmes de propulsions doit donc avoir lieu dans des environnements propres, la contamination interne au niveau des réservoirs, des tubulures et chambres des propulseurs réduite au minimum, et les gaz stérilisés par filtration de manière à ôter les cellules microbiennes pouvant s'y trouver.

Les micro-organismes situés non pas sur les surfaces externes, mais vivants à l'intérieur même de certains composants, constitue une autre source d'étonnement. Des études menées par l'armée américaine ont effectivement montré que les processus de polymérisation mis en œuvre pour fabriquer les revêtements plastiques d'une multitude de composants électroniques ne suppriment effectivement pas les bactéries. Des germes récalcitrants peuvent donc survivre à l'intérieur de résistances, transistors, condensateurs, diodes, relais, puces, etc. Tous ces minuscules volumes ne sont en fait pas stériles, et ne pourront pas le devenir même si leur surface est décontaminée avec grande précaution.

Les problèmes posés par la contamination interne de composants sont d'une certaine manière propre à l'activité spatiale. En médecine par exemple, seule la surface des instruments comme les scalpels doit être exempte de germes, mais pas nécessairement leur intérieur, auquel le patient ne sera jamais confronté (il est en effet très rare qu'un scalpel puisse casser). Alors qu'il est tout à fait possible de perdre le contrôle d'une sonde spatiale, qui peut alors s'écraser à plusieurs centaines de kilomètres à l'heure à la surface d'une autre planète, en libérant une myriade de fragments de toutes tailles. Fissurés, brisés ou pulvérisés, les composants électroniques sont alors en position de libérer les infortunés micro-organismes qui s'étaient retrouvés piégés à l'intérieur. La contamination du sol ou du sous-sol de l'astre visité devient alors inévitable.

Des microorganismes peuvent également être inclus dans d'autres éléments, comme des céramiques et polymères, des plastiques, des colles et résines, des soudures, des connecteurs, des câbles et des batteries. De petits espaces, très difficiles à atteindre, comme par exemple le filetage des vis et des boulons, peuvent aussi héberger des germes pratiquement indélogeables. Seules deux techniques, l'irradiation et la chaleur sèche, permettent de détruire des microbes encapsulés au sein de composants d'une sonde spatiale, mais aucune n'est idéale, et chacune comporte des inconvénients. Pour pénétrer suffisamment en profondeur et détruire la totalité des micro-organismes, les doses de radiations doivent devenir très importantes, ce qui peut endommager de manière irréversible de nombreux composants. Quant à la chaleur, là aussi, son utilisation est limitée par les risques qu'elle fait courir sur certains éléments sensibles, comme les batteries, les composants électroniques ou informatiques, ou encore les ergols. Un équilibre subtil doit alors être trouvé entre d'une part, l'efficacité de la stérilisation et d'autre part, les risques de dommage encourus par la sonde. L'épopée des sondes Ranger, qui furent les premières à "bénéficier" de mesures de protection planétaire dans l'histoire de l'exploration spatiale, est à ce sujet édifiante, et montre bien à quel point la stérilisation peut faire courir des risques majeurs à des engins spatiaux, et mettre un terme à tout un programme.

La débâcle des sondes Ranger

Mis en place entre 1959 et 1965, le programme Ranger de la NASA avait pour but de lancer vers la Lune une série de sondes de manière à effectuer une couverture photographique de sa surface et réaliser diverses mesures d'intérêts. Scindé en trois blocs, il consistait à lancer des engins d'une complexité croissante. Pour empêcher la contamination du sol lunaire et collecter des données essentielles pouvant ensuite servir à développer des techniques plus efficaces et fiables de stérilisation pour de futurs engins spatiaux planétaires, il avait été décidé de stériliser complètement les sondes Ranger.

L'une des premières difficultés à laquelle les ingénieurs furent rapidement confrontés est qu'une sonde spatiale n'est pas un engin construit une bonne fois pour toute. Après l'assemblage initial où les différents sous-systèmes sont connectés entre eux, la sonde est soumise à de nombreux tests dans des environnements variés : caisson thermique, enceinte sous vide, plateforme vibrante, etc., généralement situés dans des bâtiments ou lieux différents. Au cours de ces tests, la configuration de la sonde est souvent modifiée, certaines parties devant être démontées pour être ensuite vérifiées, réparées, recalibrées. Toutes ces opérations, qui forment le quotidien de ce que l'on appelle l'ATLO en aérospatial (Assembly, Test, and Launch Operations), viennent fortement compliquer l'effort de stérilisation, et augmentent également de manière sensible les risques de recontamination. Pour parfaire leur nettoyage, la NASA avait donc prévu une stérilisation finale complète des sondes Ranger.

Juste avant leur lancement, les sondes Ranger étaient placées sous la coiffe de leur lanceur (une fusée Atlas Agena), une structure conique qui protège l'engin spatial durant la traversée des couches les plus denses de l'atmosphère terrestre. Scellée de manière étanche pour empêcher toute contamination venant de l'extérieur, la coiffe était alors remplie par un mélange gazeux contenant 450 milligrammes par litre d'oxyde d'éthylène. Cette atmosphère stérilisante était maintenue durant 11 heures, avant d'être purgée et remplacée par de l'azote stérilisé par filtration pendant 2 heures. De tels opérations rendaient délicates toutes interventions de dernière minute, étant donné qu'à chaque fois, le processus de stérilisation devait être répété, au risque de louper la fenêtre de tir.

Les sondes Ranger connurent rapidement de nombreux problèmes techniques. Lancée en janvier 1962, Ranger 3 rata la Lune durant la manœuvre d'atterrissage, et ne retourna aucune image exploitable. En avril 1962, Ranger 4 n'eut pas plus de chance et s'écrasa sur la face cachée de notre satellite après avoir échappé au contrôle de la Terre, et là encore, elle ne put renvoyer aucune donnée utile. Ranger 5, lancée en octobre 1962, rata sa cible à cause d'une perte d'alimentation, sans transmettre le moindre cliché. Ces trois engins lunaires avaient été stérilisés d'abord par chaleur sèche, puis par l'utilisation d'oxyde d'éthylène durant la procédure de stérilisation finale sous coiffe. Devant le désastre annoncé du programme, plusieurs personnes commencèrent à pointer du doigt les procédures de stérilisation, lançant des accusations de plus en plus véhémentes contres ces dernières. Celles-ci furent alors assouplies, et en novembre 1962, la stérilisation à sec sur des composants des sondes, puis ensuite la phase de stérilisation gazeuse finale furent purement et simplement abandonnées. Pour plusieurs scientifiques, la stérilisation de sondes lunaires, contrairement aux sondes d'exploration planétaire, était une véritable hérésie. L'utilité de la stérilisation absolue des sondes, telle qu'exigée par les premières directives de protection planétaire, fut alors remplacée par des considérations plus réalistes, basées sur une réduction significative, mais non totale, de la population microbienne hébergée par une sonde, de manière à diminuer les risques de détérioration des engins, et le taux dramatique d'échec.

Le cas d'école des sondes Viking

Si les déboires des sondes lunaires Ranger pourraient laisser croire que les mesures de protection planétaire posent plus de problèmes qu'elles n'en résolvent, ces dernières restent pourtant indispensables pour certains corps du système solaire, tels que les lunes glacées orbitant autour des géantes gazeuses comme Jupiter et Saturne, ainsi que la planète rouge. En ce qui concerne Mars, les sondes Viking sont les engins spatiaux ayant subi les procédures de décontamination et de stérilisation les plus rigoureuses de toute l'histoire des vols spatiaux américains. Comme nous l'avons déjà évoqué, les contraintes de protection planétaire qui furent appliquées à cette mission, dont l'un des principaux objectifs était de rechercher la présence de microorganismes vivants à la surface de Mars, ont pesé lourdement sur les aspects techniques et budgétaires. Dans le domaine de la protection planétaire, Viking est un véritable cas d'école, une référence sur laquelle il est intéressant de s'attarder un peu.

Les sondes Viking étaient chacune composées de deux engins : un orbiteur, dont l'objectif était de se placer en orbite autour de Mars pour réaliser diverses investigations scientifiques et servir de relais radio, et un atterrisseur, initialement fixé sur l'orbiteur, et qui devait se poser en surface sur un site précis après une manœuvre de désorbitation. Au niveau des responsabilités, le centre NASA de Langley joua un rôle de coordinateur central, entre la société Martin Marietta (qui travailla sur l'atterrisseur), le Jet Propulsion Laboratory (pour le design et la fabrication des orbiteurs), et le Lewis Research Center pour le lanceur Titan/Centaur.

Des deux modules, l'orbiteur fut le plus simple à adapter aux mesures de protection planétaire. Plusieurs pré requis devaient être respectés, comme un assemblage en salle blanche, des déterminations régulières du niveau de contamination microbienne de manière à pouvoir estimer la population totale de germes transportés in fine sur Mars, et enfin l'emploi de trajectoires permettant de diminuer le risque d'impact avec Mars en cas de dysfonctionnements majeurs durant la phase de croisière. Mais contrairement aux atterrisseurs, les orbiteurs n'avaient pas à subir l'éprouvante étape de stérilisation finale.

Destinés à se poser à la surface de Mars (dont le niveau d'hostilité n'était encore à l'époque que partiellement connu), et embarquant des expériences de détection de vie, les atterrisseurs Viking ne pouvaient pas introduire le moindre microbe terrestre sur la planète rouge. Or ces engins étaient d'une complexité extrême, chacun d'eux comportant environ 61 000 pièces très hétérogènes en termes de taille, forme et matériau. Sur de tels assemblages, le niveau extrême de propreté biologique à respecter demanda des efforts considérables de réflexion de la part des meilleurs ingénieurs de la planète.

La nécessité, pour les innombrables composants des atterrisseurs de résister aux procédures de décontamination et de stérilisation en gardant un niveau de fiabilité suffisant, obligea les équipes techniques à redévelopper et à remettre au point de très nombreux éléments à partir de zéro, sans pouvoir s'appuyer d'un point de vue pratique sur du matériel déjà disponible commercialement sur étagère. Effectivement, aucun des composants habituels, depuis le plus petit condensateur jusqu'aux structures les plus imposantes, comme le parachute en passant par les protections thermiques, ne pouvaient supporter sans dommage les méthodes de stérilisation, et ce malgré le fait que ces derniers étaient déjà bel et bien qualifiés pour un usage spatial.

Au final, le coût des mesures de protection planétaire pour Viking atteignit 10 % du budget de la mission, qui était à l'époque de 1 milliards de dollars. Aujourd'hui, en tenant compte de l'inflation, il faudrait dépenser 7 milliards pour réaliser à nouveau un tel projet, et le respect des contraintes de la protection planétaire correspondrait alors à un chèque de 700 millions de dollars. C'est à dire une somme absolument colossale.

Au sein de l'équipe Viking, certains scientifiques considéraient ces dépenses comme totalement inutiles. Le plus emblématique était sans nul doute Norman Horowitz, le responsable de l'expérience Pyrolytic Release du laboratoire de détection de vie. Désolé de constater l'importance de l'héritage de Percival Lowell dans la vision qu'avait à l'époque les scientifiques de l'habitabilité de la surface martienne, Horowitz considérait que la planète Mars ne pouvait qu'être impropre à toutes formes de vie (une position étrange pour quelqu'un qui était justement sensé la rechercher). La pression atmosphérique, dramatiquement plus faible que celle qui était envisagée, les températures très basses et l'hostilité de la surface, telle qu'elle apparaissait sur les images orbitales, en disaient à ce sujet assez long. Malgré tout, les responsables de la mission décidèrent que face à l'inconnu, mieux fallait ne prendre aucun risque. Cette position, qui est, face à une situation dont on ignore tout ou presque, d'entreprendre le maximum pour ne pas avoir ensuite à subir les conséquences d'un choix négligeant, est centrale en protection planétaire, n'en déplaise à tous les Norman Horowitz de ce monde.

La mise au point du bouclier biologique des Viking

Lorsqu'ils travaillent sur une sonde spatiale correctement décontaminée ou stérilisée, les ingénieurs doivent lutter en permanence contre un insidieux challenge, celui de la recontamination (sujet que nous aborderons un peu plus loin). Pour empêcher que tous les prodigieux efforts de stérilisation ne soient réduits à néant, les atterrisseurs Viking furent enfermés dans un bouclier biologique, qui demanda lui-même beaucoup d'ingéniosité pour sa conception. Ce dernier devait être fabriqué dans un matériel flexible, mais néanmoins très résistant, que ce soit d'un point de vue structurel ou par rapport à la chaleur. Les ingénieurs se décidèrent pour une couche de fibres de verre de 0,13 mm d'épaisseur, montée sur une structure en aluminium.

L'un des problèmes rencontrés par les ingénieurs dans la mise au point du bouclier biologique était que l'atterrisseur Viking devait rester connecté d'un point de vue électrique et mécanique avec l'orbiteur. De manière à éviter toute recontamination de l'atterrisseur après sa stérilisation au moment de l'établissement des connexions, l'interfaçage devait avoir lieu non pas directement au niveau de l'atterrisseur, mais avec le bouclier biologique lui-même. Le remplissage des réservoirs d'ergols de l'atterrisseur, ainsi que ceux servant à la pressurisation du système de propulsion, empruntait également des conduits passant au travers du bouclier biologique.

Pour faire barrière à une éventuelle recontamination, l'espace situé à l'intérieur du bio-bouclier, et dans lequel se trouvait donc l'atterrisseur Viking, était maintenu à une pression positive (c'est à dire supérieure) par rapport à celle de l'environnement extérieur. Cette technique, utilisée dans toutes les salles dites blanches, permettait d'empêcher des particules et autres contaminants du milieu extérieur de rentrer subrepticement à l'intérieur du bouclier. Cependant, lors du lancement, lors de la montée de la sonde vers le ciel, dès que la pression extérieure diminuait de manière sensible, il était nécessaire de "dégonfler" le bouclier de protection, pour éviter qu'il ne se rompe ou qu'il explose. Les ingénieurs durent donc mettre au point un système permettant à l'atterrisseur de libérer la pression existant sous le bouclier biologique, via une bouche de ventilation munie d'un filtre, pour empêcher des microbes (adhérant par exemple aux surfaces extérieures) de se faufiler à l'intérieur à ce moment-là.

Le bouclier biologique était maintenu en place jusqu'au moment où la traversée de l'atmosphère terrestre prenait fin (une contamination par des micro-organismes terrestres survivants à haute altitude étant possible). Après diverses études, un consensus fut trouvé pour l'altitude minimale à laquelle le bouclier biologique pouvait être ouvert sans risque pour l'atterrisseur : 90 kilomètres de hauteur. Le retrait du bouclier biologique posait cependant un nouveau problème, une fois dans l'espace. Pour chacune des deux sondes Viking, le module d'atterrissage était effectivement accouplé avec l'orbiteur, qui lui n'avait subi aucune stérilisation. Celui-ci pouvait donc facilement recontaminer son atterrisseur compagnon, par le biais de particules, de substances volatiles relâchées par les graisses, peintures, joints ou substances de revêtements, voire même via les gaz d'échappements des moteurs fusées du système de propulsion. Pour diminuer la probabilité d'une recontamination de la capsule de descente renfermant les atterrisseurs par les orbiteurs, les ingénieurs décidèrent d'utiliser la technique de la rôtissoire, qui consiste à exposer pendant un certain temps toutes les surfaces d'une sonde spatiale aux effets stérilisants du rayonnement ultraviolet du Soleil.

Côté instrument : l'épineux cas du GC-MS

Lors la conception d'une sonde spatiale, il n'est pas rare qu'une quantité non négligeable de composants soient sensibles à la chaleur, ce qui pose alors immanquablement des soucis pour la stérilisation. Dans le cas des sondes Viking, l'un des exemples les plus marquants de cette problématique est lié à l'instrument partenaire du laboratoire biologique, le GC-MS. Cet appareil, qui combinait un chromatographe à phase gazeuse et un spectromètre de masse, était dévolu à la détection de traces infimes de matière organique dans le sol martien. Placé sous la responsabilité du Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'instrument fut développé sans que les ingénieurs n'accordent trop d'attentions aux spécifications de protection planétaire qui avaient été fournies à la société responsable de l'atterrisseur, Martin Marietta. En conséquence de quoi, des composants électroniques, dont le niveau de tolérance par rapport aux procédures de stérilisation n'était pas suffisant, furent retenus et utilisés.

Un autre problème concernant le GC-MS se fit jour sur l'atterrisseur Viking 1 durant l'étape de stérilisation finale. Les ingénieurs s'aperçurent qu'à l'issue de l'étuvage, le système de mise sous vide de l'instrument fuyait. Or, à ce stade des opérations, une réparation n'était possible qu'après ouverture du bouclier biologique, ce qui exposait alors la sonde à une inévitable recontamination. Une fois la fuite colmatée, l'atterrisseur aurait à nouveau dû subir une stérilisation finale, avec les risques associés : endommagement potentiel d'un autre dispositif de bord, voire fermeture de la fenêtre de tir, ce qui aurait retardé le lancement de deux années. La NASA décida donc de lancer Viking 1 avec la fuite, et de s'exposer aux conséquences d'un tel choix. Consultés, la majorité des scientifiques de l'équipe biologique estimèrent qu'une dégradation potentielle des performances des GC-MS n'impacteraient pas la recherche de traces de vie. L'évolution de la situation montrera combien ils avaient torts.

Une fois sur Mars, les GC-MS des deux atterrisseurs furent affectés par des dysfonctionnements, attribués à la stérilisation par chaleur sèche. Si le GC-MS de l'atterrisseur Viking 2 ne fut pas touché par la fuite de celui de Viking 1, il finit par cesser de fonctionner après un certain temps. Avec un site d'atterrissage situé très au nord, la sonde fut exposée à des variations de température plus importantes que celles du site d'atterrissage de Viking 1 sur Chryse Planitia, qui accélèrent sans doute le vieillissement de l'instrument. Les ingénieurs ont estimé que la panne du GC-MS de Viking 2 était due à une décharge électrique de haute tension dans l'alimentation électrique d'une pompe, suite à une faiblesse de la résine ayant servi à enrober les connecteurs électriques.

Au final, sur les deux sites d'atterrissage explorés, Chryse Planitia pour Viking 1 et Utopia Planitia pour Viking 2, les GC-MS furent dans l'incapacité de déceler des traces même minimes de matière organique, y compris la fraction extraterrestre obligatoirement déposée par la pluie continuelle de micrométéorites à laquelle Mars est exposée. Ces résultats inattendus furent interprétés comme une absence totale de composés organiques dans le sol martien, qui pouvait s'expliquer par la présence de molécules oxydantes, ainsi qu'à l'effet destructeur du rayonnement ultraviolet solaire. En l'absence de matériaux organiques, les données très ambiguës des détecteurs de vie furent en retour interprétées comme le résultat de manifestations purement chimiques, n'ayant rien à voir avec une quelconque activité biologique. Cependant, un doute impossible à lever subsistera toujours concernant le bon fonctionnement des GC-MS, ainsi que l'ampleur des effets délétères occasionnés à leur niveau par l'étape de stérilisation finale.

Laboratoire de détection biologique

Du point de vue des règles de protection planétaire, le laboratoire biologique embarqué sur les atterrisseurs Viking était un élément critique. Indispensable à la réussite de la mission, dont l'objectif principal était la recherche de traces de vie dans le sol des deux sites d'atterrissage, la mise au point de ce laboratoire demanda 5 ans d'efforts aux ingénieurs et scientifiques, et consomma 59 millions de dollars, soit 6 % du coût de la mission.

Pour éviter à tout prix les cas dits de "faux positif", c'est à dire la détection sur Mars de traces de vie terrestres, la probabilité de contamination des détecteurs de vie (c'est à dire la présence, au sein du laboratoire embarqué, d'un seul germe venant de la Terre) devait être inférieure à 1 chance sur un million. L'absolue nécessité de disposer d'un ensemble instrumental complètement stérile augmenta encore les difficultés liées à l'effort de protection planétaire des atterrisseurs, et fit barrière à l'utilisation de certaines techniques ou composés, qui auraient pourtant pu se montrer d'une importance cruciale dans la démarche entreprise.

La sensibilité du glucose à la chaleur empêcha par exemple ce sucre, très employé en microbiologie et très apprécié d'un grand nombre de microorganismes terrestres, de rentrer dans la composition des milieux de culture. Pour certains exobiologistes, l'impossibilité d'utiliser le glucose pour fournir de l'énergie à d'éventuelles formes de vie martiennes fut particulièrement regrettable. Un second cas est fourni par l'expérimentation en bande J, l'une des expériences initialement envisagée pour faire partie du laboratoire biologique Viking. Celle-ci consistait à rechercher la présence de macromolécules telles que des protéines ou des acides nucléiques via une réaction avec un composé organique fluorescent. Or l'expérience nécessitait la présence d'enzymes (des protéines douées d'activité catalytique), qui sont aussi souvent très sensibles à la chaleur, et qui se dénaturent facilement dès qu'elles sont un peu chauffées (comme le blanc d'œuf dans une poêle). En conséquence, l'expérimentation en bande J ne fut pas retenue pour la mission, et l'utilisation d'enzymes, qui sont pourtant absolument essentielles en biochimie ou en biologie moléculaire, fut prohibée pour Viking.

Enfin, outre la contamination biologique, le laboratoire biologique devait aussi être d'une propreté irréprochable d'un point de vue organique. Une attention toute particulière fut donc accordée au nettoyage de la moindre surface et du moindre composant, que ce soit avec des solvants, ou en utilisant des jets de plasma, une technique très efficace pour ôter des films moléculaires de contaminants organiques pouvant résister aux méthodes conventionnelles de dégraissage.

Système de propulsion et altération du site d'atterrissage

Comme mentionné plus haut, lorsqu'il s'agit de protection planétaire, la totalité des organes d'une sonde doivent être pris en compte, et le système de propulsion n'est pas en reste. Si celui de Viking, avec ses réservoirs et son labyrinthe de tubulures, avait été stérilisé en même temps que le reste de la sonde durant l'étuvage final en chambre thermique, ce n'était pas le cas des ergols (hydrazine) ou des gaz servant à la pressurisation des réservoirs. Ceux-ci durent donc être décontaminés par filtration.

Au premier abord, l'hydrazine assurant le fonctionnement des moteurs-fusées de l'atterrisseur semblait être le composé susceptible de poser le moins de problème, à cause de sa grande toxicité intrinsèque. Cependant, dans le spatial, rien n'est jamais vraiment simple. En réalisant certains tests, des ingénieurs avaient découvert la présence de traces d'acide cyanhydrique (HCN) dans l'échappement des rétrofusées de l'atterrisseur. Or ce composé présente un fort intérêt biologique, étant donné qu'il s'agit d'un précurseur d'acides aminés (un ensemble de petites molécules organiques qui constituent les briques de base à partir desquelles les protéines sont assemblées). La présence d'acide cyanhydrique n'était donc ni souhaitable, ni même acceptable. Son origine fut recherchée, et les ingénieurs découvrirent que cette molécule était liée à l'emploi de petites quantités d'aniline pour ôter toute trace d'eau dans l'hydrazine. Or, lorsqu'elle était brûlée avec du dioxyde de carbone (CO2) dans les chambres de combustion des rétrofusées, l'aniline donnait naissance à de l'acide cyanhydrique. Grâce à des cycles de congélation/décongélation appliquées à l'hydrazine, les ingénieurs durent donc extraire l'aniline, qui elle-même servait donc à ôter des résidus d'eau. Après le couplage de l'atterrisseur avec l'orbiteur via le bouclier biologique servant d'interface, puis le transport de l'ensemble au niveau de l'étage supérieur Centaur de la fusée Titan III, un mélange alcool-formol fut également introduit dans le système de refroidissement du générateur thermique à radio-isotope (RTG), qui alimentait en énergie l'atterrisseur.

Au moment de leur débarquement sur Mars, les atterrisseurs Viking devaient respecter une autre règle de protection planétaire : celle de l'altération du site d'atterrissage. En réalisant des tests, les spécialistes de la propulsion s'étaient en effet rendu compte que les gaz d'échappement des moteurs-fusées pouvaient creuser un cratère aux dimensions imposantes juste sous l'atterrisseur, et contaminer ainsi la surface même qui devait ensuite être analysée, notamment en vue de la détection de traces de vie.

Au vu des objectifs de la mission, un tel problème était pour le moins fâcheux. En contaminant une large zone à l'instant même de leur arrivée, les atterrisseurs Viking ruinaient effectivement de fait toute chance d'accomplir leur tâche principale, la recherche de traces de vie et de molécules organiques dans des échantillons de sol prélevés à proximité immédiate des atterrisseurs. Pour résoudre ce dilemme, les ingénieurs décidèrent de remplacer la tuyère unique de chaque propulseur par un groupe de 18 tuyères miniatures, en faisant de plus en sorte que ces dernières pointent légèrement vers l'extérieur. Cette solution fut d'une efficacité considérable : pour une perte en poussée de seulement 3 % par rapport au design initial, l'altération du site fut réduite d'au moins un facteur 20, ce qui fut jugé acceptable.

Une sonde spatiale à l'étuve : la stérilisation finale des Viking

Dans l'histoire de l'exploration spatiale, les atterrisseurs Viking furent les premières sondes à être conçues dès le départ pour être totalement stérilisées, une fois leur assemblage terminé. Cette étape critique d'un point de vue protection planétaire, mais qui faisait aussi courir de lourds risques à la mission, a consisté à encapsuler les engins dans un bouclier biologique (qui fut ensuite scellé et pressurisé), et à placer l'ensemble dans la chambre de tests thermiques du bâtiment d'assemblage des sondes du centre spatial Kennedy (Center Spacecraft Assembly and Encapsulation Building) en Floride.

La technique de stérilisation retenue pour l'occasion fut la chaleur sèche. Les atterrisseurs étant, comme nous l'avons vu, des engins très complexes, les ingénieurs se rendirent vite compte que la bonne circulation des gaz chauds à l'intérieur des vaisseaux allait jouer un rôle de premier plan dans l'efficacité de la stérilisation par chaleur sèche. Les sondes avaient donc été conçues dès le départ pour faciliter la circulation de l'azote au sein de leur structure, y compris dans le labyrinthe des conduits du système environnemental de chauffage et de refroidissement du vaisseau. L'existence de chemins permettant un écoulement fluide des gaz permis de diminuer le nombre total de cycles de chauffe, et de réduire les gradients de température pouvant générer un stress thermique important, et donc endommager les composants électriques et autres éléments sensibles.

Comme nous l'avons déjà mentionné, de multiples éléments rentrant classiquement dans la fabrication d'une sonde spatiale sont sensibles à la chaleur. Outre certains dispositifs électriques et composants électroniques, plusieurs matériaux non métalliques, comme ceux utilisés pour recouvrir certaines surfaces, assurer une étanchéité entre différentes pièces (joints caoutchouteux) ou encore jouer le rôle d'adhésifs, résistent très mal à un chauffage intense. En perdant leurs propriétés ou en se fissurant, ils peuvent tout à fait entraîner la perte de la mission, une fois celle-ci dans l'espace. De plus, lorsqu'ils subissent des températures élevées, certains matériaux peuvent dégazer, c'est à dire libérer des substances volatiles, qui peuvent ensuite se redéposer sur des structures plus froides, en contaminant ces dernières ou en encrassant des dispositifs mobiles (engrenages de moteurs, charnières, etc.). Or nombre de ces substances volatiles sont organiques, ce qui peut également poser des problèmes rédhibitoires avec les instruments dévolus à la recherche de traces de vie ou de molécules organiques. Le taux de dilatation différentiels des matériaux, métalliques ou non, rentrant dans la structure des sondes peut aussi conduire à des déformations mécaniques, voir à la rupture de certaines pièces.

Une fois à l'intérieur de leur étuve improvisée, les atterrisseurs Viking furent donc chauffés pendant plus de 40 heures dans une atmosphère composée principalement de 97 % d'azote et de 2,5 % d'oxygène. L'azote fut jugé idéal pour la stérilisation, étant donné que ce gaz interne ne réagit chimiquement avec pratiquement aucun matériau. Concernant la température, un équilibre devait être trouvé entre, d'une part, un seuil haut capable d'éliminer la totalité des micro-organismes, mais pouvant endommager des composants sensibles, et un seuil trop bas, respectant l'intégrité des matériaux, mais d'une létalité trop faible. Des études menées par la NASA avaient montré qu'une température minimale de 104°C était nécessaire pour commencer à stériliser les structures. La valeur maximale à ne pas dépasser fut estimée à 125°C, et une valeur intermédiaire fut donc choisie entre ces deux extrêmes. La procédure de stérilisation retenue impliquait d'exposer chaque atterrisseur à une température de 111,7°C pendant 30 heures, et ce après que la zone la plus froide de la sonde ait atteint cette valeur. Bien entendu, à cause de la grande hétérogénéité des structures formant l'atterrisseur, certaines régions voyaient leur température augmenter plus rapidement que d'autres, et pouvaient ainsi dépasser légèrement la valeur de consigne choisie.

L'atterrisseur Viking 2 eut l'honneur d'être placé le premier dans la chambre thermique le 15 juin 1975, et fut stérilisé pendant 43 heures. La température maximale enregistrée à l'intérieur de la sonde par des sondes de température fut de 116°C. Viking 1 fut transporté quant à lui dans l'enceinte de stérilisation le 20 juin, mais les opérations de stérilisation ne commencèrent qu'après une vérification complète de l'état de santé de Viking 2, qui avait servi pour l'occasion de cobaye. Sa stérilisation dura un peu plus longtemps que celle de Viking 2, 50 heures.

Techniques de numération

Tout au long du processus de fabrication des Viking, et ce jusqu'à la stérilisation complète finale, les ingénieurs réalisèrent de nombreux prélèvements pour estimer le niveau de contamination des sondes. L'objectif de ces échantillonnages réguliers étaient non seulement de s'assurer que les véhicules spatiaux répondaient aux contraintes de protection planétaire, et ne risquaient pas de contaminer Mars ou de fausser le résultat des expérimentations biologiques, mais également de fournir de nombreux paramètres pour optimiser l'étape finale de stérilisation par chaleur sèche.

L'effort consistant à nettoyer les surfaces et parties internes d'une sonde spatiale pour diminuer significativement ou réduire à néant le nombre de micro-organismes présents doit en effet impérativement s'accompagner de mesures régulières permettant de contrôler l'efficacité des actions entreprises. Tout au long des phases d'assemblage et de tests, des comptages de la population microbienne doivent donc avoir lieu. Selon la catégorie à laquelle une mission est affectée, le nombre de spores accepté sur la totalité d'un engin peut varier de 30 000 à seulement 30.

Les techniques de numération classiques consistent à frotter une surface ou un objet avec une lingette ou un écouvillon stérile, puis à utiliser ceux-ci pour ensemencer un milieu de culture (généralement une gélose en boite de pétri), qui va permettre, en favorisant la croissance des micro-organismes et l'apparition de colonies visibles à l'œil nu, le dénombrement de la population microbienne présente. Dans le domaine de la protection planétaire, étant donné que les sondes sont décontaminées et stérilisées, c'est principalement la présence de formes de vie résistantes à la chaleur qui est recherché. On parle alors de comptage de "spores", sans que la présence réelle de cette forme de résistance courante dans le monde bactérien soit clairement identifiée. Comme nous l'avons vu plus haut, cette terminologie, qui peut prêter à confusion, s'explique par le fait que de nombreux tests, ayant pour objectif de valider des méthodes de stérilisation/décontamination, s'appuient sur une espèce microbienne de référence, la bactérie bacillus subtilis (variété niger), aussi parfois appelée bacillus globigii. Cette souche très bien connue, qui ne présente aucun danger pour l'homme, est effectivement capable de sporuler lorsque les conditions environnementales se dégradent. Ici ce sont donc bien des spores qui sont disséminées un peu partout sur des structures imitant les composants des sondes spatiales, et qui, après stérilisation, sont dénombrées.

Pour la numération, le protocole classiquement mis en œuvre consiste, après prélèvement, à faire subir aux échantillons un choc thermique (80°C pendant 15 minutes), ce qui permet d'éliminer de nombreux micro-organismes sensibles à la chaleur. Un étalement, sur des géloses de type trypto-caséïne soja, pendant 72 heures à 32°C, a ensuite lieu. Les colonies, petits dômes gluants visibles à l'œil nu formés par la croissance exponentielle d'un seul germe initial, sont dénombrées sur les boites de pétri, et la population totale de germes présents sur le vaisseau est alors extrapolée à l'aide d'abaques.

Avec cette technique, les micro-organismes ne sont pas identifiés, mais simplement dénombrés (et rien ne prouve donc que tous ceux qui survivent au choc thermique initial le fasse sous la forme d'une spore, même si les salles blanches sont des environnements suffisamment ingrats pour favoriser la sporulation). Le nombre de prélèvements effectués est variable, mais toujours très importants, de manière à obtenir des données statistiques qui décrivent au mieux le niveau de propreté des sondes spatiales. Ainsi, durant la mission Viking (1976), 6000 prélèvements ont été réalisés par environ 20 techniciens, avec une moyenne de 1000 échantillons prélevés sur chaque atterrisseur. Pour la mission Mars Science Laboratory (2012), 7 personnes seulement ont pu acquérir environ 48 000 échantillons.

La détermination précise du nombre de micro-organismes présents à un instant donné sur un engin spatial se heurte cependant à plusieurs problématiques, et aucun standard absolu permettant de jauger du niveau réel de contamination n'existe réellement. L'une de ces limitations vient du fait que seulement 3% des germes terrestres sont cultivables via les méthodes traditionnellement employées en microbiologie. Ce qui signifie que de très nombreux microorganismes, pouvant effectivement se trouver sur une sonde spatiale, seront ignorés si on tente de les rechercher en les mettant en culture. Les techniques de numération telles que celle décrite ci-dessus trouvent ainsi rapidement leurs limites. De plus, avec ces procédés conventionnels, des micro-organismes morts, présents à l'état de cadavres cellulaires, passent aussi totalement inaperçus, et ce alors même qu'ils constituent une contamination organique capable de fausser des expériences de détection de vie.

Pour quantifier de façon plus précise la flore totale présente sur une sonde spatiale, d'autres techniques plus modernes peuvent être mises en œuvre. L'une d'elle consiste à rechercher, en utilisant des enzymes bioluminescentes, la présence d'une molécule essentielle pour toutes les formes de vie terrestre, l'adénosine triphosphate, ou ATP. Cette petite molécule est utilisée par toutes les espèces vivantes connues comme source d'énergie. Dès qu'une cellule vivante a besoin d'énergie, que ce soit pour transporter des substances chimiques de part et d'autre de sa membrane cellulaire, entamer une division, se déplacer ou faire fonctionner de nombreux cycles métaboliques (que ce soit pour produire, modifier ou détruire des molécules), l'énergie est principalement fournie sous la forme d'ATP, qui est donc un marqueur moléculaire fondamental du vivant. Cependant, malgré sa sensibilité, sa rapidité (1 heure), et sa capacité à détecter des micro-organismes non cultivables, le test de l'ATP n'autorise pas le dénombrement de cellules mortes, et ne permet pas de remonter facilement à la flore totale. Effectivement, étant donné que la quantité de molécules d'ATP au sein d'une cellule varie fortement en fonction de son état métabolique, une corrélation précise entre le nombre de molécules détectées et le nombre total de cellules présentes n'est pas possible. Par exemple, des spores microbiennes, qui sont donc des formes de résistance où le micro-organisme est à l'état dormant, contiennent très peu d'ATP. Au contraire, si, à la faveur d'une modification de l'environnement, ces mêmes spores germent pour donner naissance à des cellules actives, celles-ci contiendront beaucoup plus d'ATP. On voit donc que si le test de l'ATP est un bon indicateur du niveau de contamination biologique, il ne permet pas d'effectuer une véritable numération cellulaire, pourtant indispensable en protection planétaire.

Une seconde technique biochimique, le test dit du "Lysat d'Amébocyte de Limule" (LAL), qui utilise une enzyme extraite de cellules sanguines (amébocyte) d'un crabe, permet de détecter très rapidement (15 à 20 minutes) de très faibles quantités de lipopolysaccharides, des molécules rentrant dans la composition de la membrane des bactéries dites gram négatif. Contrairement au test de l'ATP, ce procédé permet de réaliser une numération cellulaire, mais il n'est sensible qu'à une partie seulement de la population microbienne totale pouvant être embarquée sur une sonde spatiale (les bactéries gram - et éventuellement les levures). Les bactéries gram+, et sans doute bien d'autres microbes, sont ignorés par la technique. Enfin, d'autres méthodes de biologie moléculaire, comme l'amplification en chaîne par polymérase (PCR), peuvent aussi se révéler très utiles et discriminantes, mais aucune n'est idéale. Malgré leurs imperfections, les techniques classiques de numération reposant sur des mises en culture sont donc toujours utilisées pour juger de la contamination biologique d'une sonde spatiale, et représentent le procédé standard de contrôle, en l'absence d'une possibilité fiable de comparaison avec les résultats fournis par les méthodes de détection moléculaire.

Le spectre de la recontamination

Toutes les opérations de nettoyage, décontamination et stérilisation effectuées sur une sonde spatiale visent à abaisser sous un seuil jugé acceptable le nombre de germes présents à un moment donné. Cependant, en admettant que les techniques de numération montrent sans trop de doute possible l'efficacité réelle de ces techniques, se pose presque immédiatement un autre problème, particulièrement retord et vicieux : celui de la recontamination d'un objet pourtant scrupuleusement nettoyé. Comme évoqué plus haut avec le cas emblématique des sondes Ranger, les opérations d'assemblage et de test d'un engin spatial sont si complexes qu'il est effectivement extrêmement aisé de recontaminer un matériel, même si ce dernier a été préalablement nettoyé. Dans le domaine de la protection planétaire, tomber de Charybde en Scylla est effectivement un sort très commun.

Comme nous l'avons déjà signalé, un engin spatial n'est clairement pas monté en une seule étape. Avant d'être combinés entre eux, les différents composants doivent être testés et qualifiés. Une fois l'emboîtement complexe des différents sous-systèmes terminé, de nombreux tests doivent avoir lieu, pour jauger les capacités de résistance de la sonde au vide spatial, aux contrastes thermiques, aux vibrations, aux perturbations électromagnétiques, ou simplement vérifier son bon fonctionnement par rapport aux performances attendues. Durant ces interminables contrôles, des anomalies (mineures ou majeures) ne manquent jamais de survenir, et les ingénieurs sont alors obligés d'intervenir pour démonter, réparer, vérifier et recalibrer tel ou tel sous-systèmes ou systèmes. Toutes ces opérations, réalisées plus ou moins dans l'urgence, peuvent considérablement compliquer, voire même annuler, tout le bénéfice obtenu jusqu'alors par l'effort de nettoyage et de décontamination. Les innombrables tests à réaliser, la nécessité d'intervenir parfois jusqu'au dernier moment sur les sondes - parfois au cœur même des engins, alors que ceux-ci sont déjà sur le pas de tir -, font que la recontamination est pratiquement inévitable.

Au niveau des salles blanches, les composants décontaminés ou stérilisés sont généralement placés dans des sacs ou des enveloppes, qui constituent une barrière contre une recontamination biologique, particulaire ou organique. Dans certains cas, il peut s'agir de simples poches plastiques scellées hermétiquement par soudure thermique. La fragilité de ces barrières constitue cependant la première cause de recontamination d'une sonde spatiale. Les sacs et films utilisés peuvent effectivement facilement se percer ou se déchirer, surtout lorsque des objets pointus (comme un simple tournevis) sont manipulés à proximité. L'utilisation de structures plus rigides permet de pallier dans une certaine mesure à ces inconvénients. Le container à l'intérieur duquel les sondes Ranger avaient été stérilisées par injection d'oxyde d'éthylène gazeux était ainsi complètement rigide, et un design similaire fut choisi pour la stérilisation finale complète des atterrisseurs Viking. Comme nous l'avons vu plus haut, ces derniers étaient enfermés dans un cocon de protection biologique, dont l'intérieur était maintenu à une pression supérieure par rapport à l'air ambiant, et qui après décompression devait pouvoir être éjecté à une altitude de 90 km.

La stérilisation finale d'une sonde entière, comme ce fut le cas pour les Viking, étant une opération particulièrement difficile et coûteuse, les agences spatiales choisissent plutôt maintenant de ne stériliser, puis d'envelopper, que les composants devant rentrer en contact direct avec un environnement extraterrestre. C'est en particulier le cas des roues des rovers ou des bras robotiques, comme par exemple celui de la mission martienne Phoenix, dont l'un des objectifs était de rechercher des molécules organiques dans les sols glacés des hautes latitudes boréales de la planète rouge. Lorsqu'ils sont confrontés à des systèmes aussi compliqués que des bras robotiques, les ingénieurs doivent concevoir des systèmes fiables permettant le retrait complet des barrières biologiques lorsque celles-ci deviennent inutiles. Or, on peut l'imaginer, l'enlèvement automatique à distance ou l'éjection d'une enveloppe flexible entourant un objet possédant une forme aussi complexe qu'un bras robotique (un dispositif articulé initialement replié sur le pont d'une sonde, et équipé d'une caméra, d'un godet, d'une tourelle instrumentale, etc.) demeure une opération technique délicate, qui exige la mise au point de techniques posant de nombreux challenges de conception. Et ce d'autant que si la barrière biologique ne parvient pas à être ôtée, le bras robotique ne peut être déployé, ce qui compromet d'une manière particulièrement cruelle et définitive la mission.

Quoi qu'il en soit, au cours du cycle de vie d'une sonde, et malgré toutes les précautions prises, les possibilités de recontamination restent très nombreuses, d'autant que cette dernière, malgré les réguliers efforts de numération de la flore microbienne, constitue un paramètre difficile à évaluer et à détecter. Dans le cas de l'exploration lunaire, l'étude de la contamination des sondes automatiques Surveyor a montré que le nombre de germes embarqués sur la sonde Surveyor 2 fut 40 fois plus important que la population détectée sur les sondes Surveyor I et Surveyor III, et ce à cause d'un incident ayant eu lieu lors du déplacement de l'engin vers son pas de tir, par le biais d'un capot qui avait été utilisé comme moyen de protection durant le transport.

Un autre exemple désormais classique et très révélateur de recontamination nous a été fourni plus récemment par la mission Mars Science Laboratory. A l'origine, le rover Curiosity devait être envoyé vers la planète rouge avec la totalité de ses forets rangés au sein d'un container stérile, qui ne devait être ouvert qu'une fois à destination. Il était alors initialement envisagé de programmer le bras robotique pour que ce dernier vienne se saisir de l'un des trois forets, avant de pouvoir débuter les opérations de prélèvement d'échantillons nécessaires à l'alimentation des deux laboratoires d'analyse CheMin et SAM. Or, dans la réalité, les choses ne se sont absolument pas passées comme prévu.

Pratiquement jusqu'au lancement fin novembre 2011 (ce dernier, d'abord prévu pour 2009, fut décalé de deux ans), le système de prélèvement d'échantillons s'est révélé particulièrement ardu à mettre au point. Une année avant le départ définitif, les ingénieurs avaient découvert la présence de résidus huileux sur des échantillons acquis au cours de tests de forage. Des investigations permirent de remonter à la source de la contamination organique : celle-ci était liée à des lubrifiants utilisés durant la fabrication des forets eux-mêmes. Plus important encore, la contamination concernait également les modèles de vol (c'est à dire les forets sélectionnés pour aller sur Mars), avec les conséquences associées : si le problème n'était pas corrigé, la capacité du rover Curiosity à identifier des molécules organiques martiennes pouvait être totalement compromise. Un nouveau jeu de forets fut alors réalisé après des modifications apportées au processus de fabrication, et ces derniers furent réceptionnés juste avant que la sonde ne soit expédiée au centre spatial Kennedy en Floride pour le lancement.

L'anomalie étant hautement sensible pour la mission, une équipe d'ingénieurs fut dépêchée en Floride pour confirmer l'absence totale de contamination organique sur les nouveaux forets. Pour effectuer cette inspection, ceux-ci durent se résoudre à ouvrir le container stérilisé pour avoir accès aux forets. Ces derniers furent ensuite remis à leur place, sans pouvoir être à nouveau stérilisés. L'intervention avait également un autre objectif : attacher directement un foret supplémentaire sur le bras robotique de Curiosity, de manière à pallier à une faille critique du scénario initial. Les responsables de la mission avaient en effet décidé qu'il était effectivement bien trop risqué de lancer le rover sans un foret déjà en place à l'extrémité du bras : une fois sur Mars, si pour n'importe quelle raison le bras ne parvenait pas à s'équiper d'un embout de forage, les conséquences auraient été pour le moins désastreuses. Or le fameux foret supplémentaire n'avait pas été stérilisé.

Le système de prélèvement d'échantillons n'est pas le seul dispositif de Curiosity ayant abouti à une violation flagrante des règles de protection planétaire, car une brèche notable dans les protocoles fut également ouverte par les roues du rover. Destinées à être en contact permanent avec la surface martienne, celles-ci avaient été stérilisées par chaleur sèche et soigneusement enveloppées pour éviter une recontamination durant les opérations d'assemblage. Or, de manière à pouvoir réaliser certains tests avant le lancement, la protection avait été ôtée, pour n'être remise en place (sans nouvelle stérilisation) que plus tard, au moment de l'accouplement du rover avec le bouclier arrière de l'étage de descente. Les enveloppes furent ensuite retirées de manière définitive avant l'installation du bouclier thermique et la fermeture de l'étage de descente, là encore dans un environnement non stérile.

Mis très tardivement au courant de ces anomalies, le bureau de protection planétaire de la NASA se retrouva mis au pied du mur. Une demande officielle exceptionnelle de déviation par rapport aux règles définissant la catégorie IVc, jusqu'alors affectée à la mission, fut envoyée par l'équipe projet, pour être refusée. Au vu de l'importance des manquements constatés, le bureau de protection planétaire était en droit d'exiger une ré-stérilisation des forets et des roues, mais une telle demande aurait très certainement conduit à un nouveau report du lancement, une situation inacceptable pour la NASA. Un compromis politique fut donc trouvé. Etant situé à l'équateur, le cratère Gale, choisi comme site d'atterrissage, ne pouvait pas être considéré comme une région spéciale, étant donné la probabilité très faible pour la glace d'eau d'affleurer en surface. La mission fut donc re-classifiée le 1er novembre 2011 dans la catégorie IVa, réservée pour des missions n'incluant pas d'expériences de recherche d'une vie présente ou passée, et qui ne sont pas destinées à se poser sur une région spéciale. Outre les tensions palpables que ce conflit a généré entre le bureau de protection planétaire de la NASA et les équipes en charge du projet MSL, la reclassification a eu une autre conséquence sur la mission de Curiosity : avec sa nouvelle catégorie, ce dernier ne peut en aucun cas s'approcher des Recurring Slope Linae (RSL), ces traces d'écoulement énigmatique et attirantes découvertes par le satellite Mars Reconnaissance Orbiter un peu partout à la surface de Mars, y compris sur les versants du Mont Sharp, qui occupe le centre du cratère Gale.

Mars n'est-t-elle pas finalement déjà contaminée ?

A ce stade de la lecture, si vous êtes arrivé aussi loin dans le texte, il est possible qu'une question lancinante vous ait déjà traversé l'esprit à de multiples reprises. Malgré la nature admirable et considérable des efforts auxquels les agences spatiales se sont prêtées depuis le début de la conquête spatiale (et qui sont, disons-le franchement, un véritable chemin de croix) pour éviter de contaminer les autres mondes avec des germes terrestres, ces derniers ne sont-ils pas devenus tout simplement inutiles ? Dit autrement, une planète comme Mars, l'astre le plus visité du système solaire depuis les années 1960, n'est-elle déjà pas définitivement et irrémédiablement frappée par la pollution terrestre ? C'est hélas sans doute très vraisemblablement le cas, même si cette prise de conscience ne doit pas aboutir à baisser les bras et à céder à la facilité ou à la résignation. Dans le cas de Mars, plusieurs exemples tendent à prouver que nous avons peut-être déjà contaminé irrémédiablement la planète rouge avec des microbes terrestres, embarqués comme passagers clandestins sur, où à l'intérieur, de nos engins d'exploration, sans que rien ne puisse (encore) être définitivement prouvé.

Dans ce qui va suivre, nous n'allons évoquer que la contamination artificielle de Mars, due à l'activité exploratoire de l'homme. Le transfert naturel de micro-organismes via des météorites (panspermie) ne sera que très brièvement abordé. Sur Terre, nous avons collecté plus d'une centaine de météorites martiennes. Ces fragments de la croûte martienne, éjectés hors du puits de gravité de la planète rouge au cours d'impacts d'astéroïdes ou de comètes, et qui, après une errance plus ou moins longue dans l'espace interplanétaire, finissent par échouer sur Terre, peuvent tout à fait servir de véhicules naturels à des micro-organismes. Plusieurs études ont ainsi montré que sous certaines conditions, des microbes (ici martiens) pourraient tout à fait survivre non seulement à l'impact générateur des shrapnels rocheux, mais également au transfert interplanétaire ainsi qu'à la rentrée atmosphérique finale. Si des météorites martiennes existent, l'inverse est, en théorie du moins, obligatoirement vrai. Même si, à cause de son champ de gravité plus important, la Terre nécessite des impacts bien plus énergétiques pour propulser des morceaux de sa croûte dans l'espace, il est tout à fait possible que des météorites terrestres soit retombées sur la Lune ou sur Mars. Selon la théorie de la panspermie, des échanges biologiques croisés entre Mars et la Terre se sont sans doute produits très tôt dans l'histoire du système solaire, avec les conséquences - certaines étant vertigineuses - que cela implique. Mais dans ces scénarios, la contamination d'une planète par des formes de vie apparue sur une autre est naturelle, et l'homme n'y porte aucune responsabilité, contrairement à ce qui a déjà probablement eu lieu avec les sondes automatiques robotiques.

Quant Lénine se retrouve sur Mars (avec quelques bactéries ?) : le cas haut en couleurs de la sonde soviétique Zond 2

Dans le procès de la contamination martienne, la sonde soviétique Zond 2, lancée le 30 novembre 1964 depuis le cosmodrome de Baïkonour, est un premier coupable tout trouvé. Assez rapidement après son lancement, l'engin connaît un premier incident, avec la perte de l'un de ses deux panneaux solaires, ce qui ne laissait rien augurer de bon pour la suite. Au début du mois de mai 1965, les communications avec le véhicule sont définitivement coupées, sans que rien ne puisse être fait pour les rétablir. Muette et hors de contrôle, Zond 2 fonce alors aveuglément sur Mars.

L'étude de la trajectoire de Zond 2, déterminée grâce au radiotélescope de Jodrell Bank en Angleterre et suivie jusqu'en février 1965, semble indiquer que la sonde avait été lancée vers la planète rouge sur une route directe de collision. Mis sur la sellette, les soviétiques démentirent rapidement, en indiquant que si le satellite frôlerait bien Mars de très près, il raterait la planète d'environ 1500 kilomètres, une distance de sécurité volontairement programmée dans le calculateur de bord. Cependant, des caractéristiques de la trajectoire de vol semblent cohérentes avec une réelle volonté de collision directe. D'après les informations récoltées par l'Occident (et qui sont toujours parcellaires, étant donné la culture du secret propre à l'Union Soviétique), la sonde Zond 2, similaire à la sonde vénusienne Venera 3, comportait effectivement un module d'atterrissage. Celui-ci aurait été constitué d'une petite capsule destinée à impacter la surface martienne, et transportait notamment ... un buste de Lénine.

La trajectoire de Zond 2 avait été conçue de manière à minimiser la vitesse d'approche, probablement pour donner le temps à la capsule de transmettre toutes les informations voulues avant son impact (qui pouvait être destructif) à la surface de Mars. Très fine, l'atmosphère de Mars ne facilite effectivement pas le freinage des sondes, avec ou sans parachute, et ce contrairement à d'autres planètes qui offrent des atmosphères bien plus épaisses comme Vénus. Après avoir éjecté la capsule d'atterrissage vers son destin fatidique, le vaisseau porteur de Zond 2 (qui n'avait pas été, contrairement sans doute à la capsule, stérilisé) aurait effectué une manœuvre d'évitement, et c'est seulement à ce moment-là que l'engin aurait dû frôler le globe martien à 1500 km de distance. Si ce scénario est juste, il est donc tout à fait plausible que la sonde Zond 2, orbiteur et capsule d'atterrissage, se soit écrasée sur Mars, en contaminant irrémédiablement sa zone d'impact. Si, dans un lointain futur, des astronautes retirent des sables martiens un artefact à l'effigie de Lénine, un point final pourra être mis sur l'histoire de Zond 2.

Etant donné le redoutable taux d'échec des missions martiennes, Zond 2 n'est bien sûr pas le seul engin ayant pu contaminer accidentellement la planète rouge. Le 4 juillet 1998, les japonais lancèrent vers Mars une sonde orbitale, Nozomi. Malheureusement, durant des manœuvres en orbite terrestre, c'est à dire pratiquement dès le départ, un problème avec le système de propulsion affecta de manière critique les probabilités de succès de la mission. Au cours de la phase de croisière entre la Terre et Mars, l'infortuné engin fut ensuite durement frappé par une éruption solaire, dont les particules très énergétiques endommagèrent certains systèmes de bord, dont celui dévolu à la régulation thermique. Conçue pour atteindre Mars en octobre 1999, la sonde ne parvint finalement à rejoindre la banlieue martienne qu'en 2003, dans un état de profonde agonie. Avec des réservoirs pratiquement vides, et un court-circuit sans doute provoqué par la tempête solaire empêchant la mise à feu du moteur-fusée nécessaire pour l'insertion en orbite, l'engin n'était plus qu'une épave placée hors de tout contrôle. En décembre 2003, il apparut évident que le court-circuit ne pouvait pas être corrigé, et l'agence spatiale japonaise abandonna son projet de mise en orbite. Des commandes furent transmises à la sonde pour allumer les moteurs de contrôle d'attitude et minimiser le plus possible, sans pouvoir totalement l'éliminer, le risque d'une collision avec Mars. Le fait que la sonde ait passé de nombreuses années dans l'espace (bien plus qu'initialement prévu), exposée au vide ainsi qu'aux radiations, ainsi que la chaleur dégagée par une éventuelle rentrée atmosphérique (la sonde n'ayant absolument pas été conçue pour résister à une traversée de l'atmosphère martienne), sont autant d'éléments qui rendent une bio-contamination peu probable. Cependant, comme Nozomi n'avait pas été stérilisée, la probabilité qu'un tel événement se produise n'est pas non plus égale à zéro. Et comme dans le cas de Zond 2, il est seulement possible de se perdre en d'angoissantes conjectures.

De l'importance de ne jamais lancer une sonde martienne vers Mars : CCAM

Comme nous pouvons le voir, en protection planétaire, les trajectoires sur lesquelles sont placées les sondes lors de leur lancement prennent une certaine importance. Si la décontamination et la stérilisation des sondes sont des mesures qui paraissent évidentes pour quiconque désire éviter de profaner un astre avec des micro-organismes terrestres, d'autres techniques plus subtiles et plus étonnantes sont en effet utilisées dans ce domaine. Le meilleur exemple est sans doute fourni par les trajectoires d'évitement de collision, dont la conséquence est furieusement paradoxale : lorsqu'une sonde donnée est lancée vers Mars, les navigateurs interplanétaires prennent toutes les précautions nécessaires pour que ce dernière rate sa cible.

Contrairement à ce que l'on pourrait logiquement penser, les sondes martiennes ne sont effectivement jamais directement lancées vers Mars. Au contraire, les spécialistes en orbitographie font exprès de les placer sur une trajectoire qui ne conduit pas à la planète rouge, mais qui est savamment conçue pour la rater, grâce à un biais savamment calculé. Cette pratique est connue sous l'acronyme de CCAM (Contamination and Collision Avoidance Maneuver), ce qui signifie manœuvre d'évitement de collision et de contamination. Ici, la problématique n'est pas vraiment liée à la sonde elle-même, mais plutôt à l'étage supérieur du lanceur responsable de son injection sur une orbite de transfert interplanétaire.

Effectivement, pour pouvoir quitter notre planète, les sondes martiennes sont attachées à un véhicule propulseur appartenant au lanceur, et dont le rôle est d'arracher définitivement le satellite du puits de gravité terrestre, pour le placer sur une orbite héliocentrique particulière (appelée orbite de transfert de Hohmann), sorte de pont virtuel entre la Terre et Mars. Une fois la quantité d'énergie suffisante conférée à la sonde martienne, celle-ci peut se détacher de son étage supérieur. Bien que devenu inutile, et constituant de fait un poids mort, celui-ci n'en fait cependant pas moins route vers Mars, juste derrière la sonde.

En effet, l'étage supérieur est irrémédiablement placé sur la même trajectoire que la sonde, et après la séparation, les deux engins se suivent l'un derrière l'autre de manière indépendante, comme deux wagons soudain dételés d'un train de marchandise lancé en plein allure. L'étage supérieur dispose encore bien d'une petite quantité d'ergols qui va lui permettre de réaliser des manœuvres d'évitement histoire d'éviter d'emboutir par mégarde l'engin situé devant lui, mais c'est à peu près tout. C'est pourquoi l'étage supérieur et sa charge utile, la sonde martienne, ne sont pas lancés directement vers Mars. Généralement, la trajectoire choisie pour les deux objets est définie pour rater la planète rouge de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres. Dans ces conditions, l'étage supérieur n'a alors plus aucun risque de se crasher sur Mars, et aucune des coûteuses mesures de stérilisation n'est nécessaire le concernant. Quant à la sonde martienne, elle est ensuite replacée dans la bonne direction, grâce à une série de manœuvres dites de correction de trajectoire (TCM) plus ou moins consommatrice en ergols. La grande majorité du biais injecté dans la trajectoire initiale est ôtée durant les deux premières manœuvres de correction de trajectoire, qui ont généralement lieu au cours des premiers mois de la phase de croisière Terre - Mars.

La technique originale d'évitement que nous venons de décrire a été mise en œuvre par l'agence spatiale américaine, la NASA, très tôt dans l'histoire de l'exploration martienne. Ainsi, lors de la mission Mariner 4 qui consistait en un simple survol, la sonde avait été initialement injectée sur une trajectoire qui la faisait passer à pas moins de 600 000 kilomètres de Mars (le passage final rapproché ayant eu lieu à presque 10 000 kilomètres de distance le 14 juillet 1965), une valeur à comparer avec celle de la sonde soviétique Zond 2 dont il a été question plus haut. Avec l'expérience gagnée au fil des décennies, le contrôle sur les trajectoires est devenu de plus en plus précis, et le biais inséré dans ces dernières s'est resserré. Par exemple, en 2012, le rover Curiosity a ainsi été catapulté sur une trajectoire initiale qui ratait Mars de seulement 50 000 km.

D'autres précautions sont prises pour les orbiteurs, qui, après la phase de croisière dans l'espace interplanétaire, mettent à profit leur moteur principal pour freiner et se laisser capturer par le champ de gravité martien. Les orbites qu'ils suivent sont conçues pour limiter au maximum les probabilités d'impact avec la planète pendant plusieurs décennies après leur lancement, que ce soit suite à un incident aboutissant à la perte de contrôle du satellite, ou l'arrivée de ce dernier en fin de vie. Une petite quantité d'ergols est toujours conservée dans les réservoirs pour pouvoir réaliser si besoin des manœuvres permettant de remonter l'orbite parcourue. Cette précaution ne vaut cependant que si le contact avec la sonde peut être maintenu, contrairement à ce qui s'est par exemple produit avec le vénérable orbiteur américain Mars Global Surveyor.

Après une période d'aérofreinage beaucoup plus longue que prévue, la sonde Mars Global Surveyor, le premier satellite à tourner autour de Mars depuis l'épopée des Viking dans les années 1970, commença sa campagne d'observation scientifique au mois de mars de l'année 1999. La dernière communication eu lieu le 2 novembre 2006, suite à une erreur de programmation commise cinq mois plus tôt, et qui empêcha la sonde de garder contact avec la Terre après le dysfonctionnement de ses batteries. Lorsqu'un incident critique a lieu à bord d'une sonde spatiale, des mécanismes de tolérance de panne s'activent aussitôt, pour placer l'engin dans un monde de fonctionnement dégradé (appelé safe mode, ou mode de sauvegarde). L'une des priorités de ces mécanismes de tolérance de pannes est de maintenir un contact avec les centres de contrôle terrestres, mais dans le cas de Mars Global Surveyor, l'erreur de programmation, insidieuse et passée jusqu'alors inaperçue, mirent ces derniers en échec. Bien qu'une remontée de l'orbite n'ait pas été possible, il est cependant peu probable que la sonde, qui n'avait pas été stérilisée, effectue sa rentrée atmosphérique avant au moins plusieurs décennies. Epave incontrôlable, Mars Global Surveyor va donc encore tourner très haut dans le ciel martien pendant encore de nombreuses années.

On l'imagine aisément, en ce qui concerne la protection planétaire, il est plus que préférable de pouvoir garder jusqu'à la fin le contact - et donc le contrôle - avec les engins spatiaux, pour pouvoir décider en toute connaissance de cause de leur destinée finale. Le 21 septembre 2003, la sonde américaine Galileo, après avoir exploré en détail Jupiter et son impressionnant cortège de satellites, fut ainsi précipitée dans l'atmosphère épaisse de 60 000 kilomètres de la géante gazeuse, pour éviter de contaminer la surface des lunes glacées, en particulier celle du satellite Europe. Dans l'histoire de la conquête spatiale, c'était la première fois qu'une sonde était délibérément détruite pour des questions de protection planétaire. Plus récemment, la sonde Cassini connu le même sort flamboyant le 15 septembre 2017, après avoir reçu l'instruction de s'écraser sans possibilité de retour sur Saturne, pour éviter d'infester accidentellement la lune Encelade et ses extraordinaires geysers.

La perte dramatique de Mars Observer et de Mars Polar Lander

Si la sonde soviétique Zond 2 est souvent prise comme exemple pour pointer du doigt la légèreté supposée des soviétiques en matière de protection planétaire durant les premiers temps de la conquête spatiale, le tableau côté américain n'est pas non plus immaculé, malgré les efforts évidents consentis par la NASA dans ce domaine.

Le 21 août 1993, alors qu'il ne reste plus que trois petits jours avant son insertion orbitale, l'agence spatiale américaine perd définitivement tout contact avec la sonde Mars Observer, un mastodonte de 800 millions de dollars, qui doit marquer le grand retour sur Mars après l'épopée des Viking. La cause de cette perte dramatique pour le programme spatial américain ne sera jamais connue avec certitude, même s'il semble qu'une fuite, provoquée par une valve défectueuse, aurait conduit à la destruction partielle de l'orbiteur lors de la pressurisation du système de propulsion (un préalable indispensable à la mise à feu du moteur d'insertion). Son destin demeure lui aussi un mystère, étant donné qu'une explosion, même minime, a dû obligatoirement faire sortir l'engin de sa trajectoire initiale. Si Mars Observer est rentrée en collision avec Mars, il est probable que la friction avec l'atmosphère martienne ait consumé l'épave en perdition, mais il n'est pas possible de savoir avec une certitude absolue si certaines parties de la sonde ne sont pas parvenues à atteindre envers et contre tout la surface de la planète rouge.

Des suspicions beaucoup plus légitimes de contamination pèsent du côté de la mission Mars Surveyor 98, qui comportait un satellite météorologique (Mars Climate Orbiter) et un atterrisseur polaire (Mars Polar Lander). La perte plus qu'embarrassante du premier en septembre 1999 durant la manœuvre d'insertion orbitale, à cause d'un simple problème de conversion d'unité, ne semble pas avoir inquiété outre mesure les officiers de protection planétaire de la NASA, probablement à cause de l'altitude très basse à laquelle l'entrée atmosphérique avait eu lieu : étant donnée la valeur de cette dernière, le vaisseau a en effet dû disparaître dans une boule de feu. Cependant, si les circonstances avaient été un tout petit peu différentes, l'accident aurait pu aboutir à une contamination de la planète rouge. Comme Mars Global Surveyor ou Mars Observer, classée en catégorie III, Mars Climate Orbiter n'avait effectivement pas été stérilisée.

La perte effarante et dramatique de Mars Polar Lander trois mois plus tard, en décembre 1999, au-dessus du pôle sud martien, fut bien plus problématique. Si l'atterrisseur avait été décontaminé du mieux possible, la stérilisation n'avait pu être que partielle. Lors de son assemblage, l'engin fut effectivement particulièrement difficile à nettoyer, à cause de sa géométrie compliquée et du petit nombre de surfaces plates. Certains secteurs, qui portaient des capteurs minuscules (de la taille d'un cheveu humain) étaient très délicats, et ne pouvaient absolument pas être touchés, que ce soit pour des opérations de nettoyage ou de prélèvements. Par conséquent, une population plus ou moins importante de germes était irrémédiablement présente sur la sonde. Si la théorie la plus communément évoquée pour expliquer la perte de Mars Polar Lander est vraie (coupure des rétrofusées à 40 mètres de hauteur suite à une détection erronée d'un contact avec le sol des pieds), alors il est tout à fait possible que des micro-organismes présents non seulement en surface, mais aussi à l'intérieur de l'atterrisseur, aient pu être disséminés sur une large zone du site d'atterrissage, naturellement riche en glace. D'un point de vue de la protection planétaire, il serait donc vraiment préférable que Mars Polar Lander ait été détruit lors de la rentrée atmosphérique après une absence de séparation avec l'étage de croisière (un scénario moins connu que celui-ci généralement évoqué, mais qui a le mérite d'expliquer aussi la disparition des pénétrateurs Deep Space 2, et l'incapacité de la NASA à retrouver le site de crash de la sonde sur Mars).

Life, ou pourquoi la protection planétaire n'est pas exempte d'hypocrisie

Avec ses préoccupations, ses contraintes et ses règles inflexibles, l'ingéniosité des solutions techniques mises en œuvre pour se conformer à des critères de propreté particulièrement stricts, et qui peuvent parfois apparaître comme plus qu'exagérés, la protection planétaire apparaît comme un domaine très sérieux, qui laisse peu de place à la légèreté ou la fantaisie. Ce qui ne l'empêche pas d'être parfois bafouée de manière flagrante et inacceptable, comme ce fut le cas pour l'expérimentation Life.

Le 8 novembre 2011, la Russie lance vers la plus imposante des deux lunes de Mars, Phobos, une ambitieuse sonde spatiale. L'objectif principal était de ramener sur Terre des échantillons de régolite. En plus de sa charge utile, et d'un petit satellite chinois dénommé Yinghuo-1, Phobos Grunt transportait aussi une expérimentation proposée par la Planetary Society, une organisation américaine à but non lucratif assez connue, qui cherche à promouvoir l'exploration spatiale. Baptisé Life, cette expérience se proposait de tester la résistance de plusieurs organismes terrestres à une longue exposition aux conditions hostiles du milieu spatial. Un petit module, possédant 30 chambres, servait ainsi de refuges à des eubactéries (dont Bacillus Subtilis et Deinococcus radiodurans), des archées (comme Pyrococcus furiosus, Haloarcula marismortui ou Methanothermobacter wolfeii), ainsi que des levures de bière, des graines d'Arabidopsis thaliana (une petite plante similaire à la moutarde) et même des tardigrades. L'objectif était de récupérer le module en même temps que les échantillons de régolite, après le retour de la capsule sur Terre, pour déterminer le taux de mortalité et étudier l'ampleur des mutations parmi les survivants.

Aussi hallucinant que cela puisse paraître, ce que la Planetary Society s'apprêtait à faire avec Life, c'est d'amener, au voisinage de la planète Mars, une sélection d'organismes recrutés parmi les plus résistants de notre planète, et donc les plus à même de survivre sur place. Comme nous l'avons vu plus haut, Deinococcus est un champion toute catégorie en termes de résistance, y compris aux radiations, Pyrococcus supporte de très hautes températures, Haloarcula est une espèce halophile qui pourrait tout à fait se trouver à l'aise dans les milieux saumâtres pouvant exister dans les anfractuosités du sous-sol martien, et Methanothermobacter n'est autre qu'un organisme méthanogène, qui aurait sans doute grand plaisir à contribuer aux intrigantes émissions de méthane sur la planète rouge. Quant aux tardigrades, ils semblent avoir été conçus par la Nature pour voyager dans l'espace. Dans ces conditions, si l'on voulait volontairement contaminer la planète rouge avec des organismes les plus adaptés à son environnement, on ne s'y prendrait pas autrement. Et ceci et d'autant plus vrai que les russes ne peuvent se targuer d'une bonne réputation dans le domaine de l'exploration martienne. Depuis le début de la conquête spatiale, le taux d'échec des sondes soviétiques ou russes est phénoménal. Malgré cela, l'expérimentation Life semble n'avoir pas fait trop tiquer les officiers de protection planétaire de la NASA, ni l'agence spatiale Russe, ce qui est totalement incompréhensible, voire même un peu révoltant. Malgré son zoo embarqué, Phobos-Grunt fut effectivement traité comme une simple mission de catégorie ... III !

Les expériences comme Life ne devraient en réalité jamais être autorisées à quitter le sol, ni même être proposées, étant donné qu'elles violent explicitement le traité international sur l'exploration de l'espace. Voir les ingénieurs consacrer depuis des décennies autant de temps et d'efforts à décontaminer et stériliser des sondes spatiales, pour ensuite envoyer en toute inconscience une véritable ménagerie en orbite martienne, est d'une hypocrisie et d'une médiocrité sans borne. Heureusement pour la protection planétaire, la sonde Phobos Grunt n'est pas parvenue à quitter l'orbite terrestre et s'est désintégrée dans l'atmosphère terrestre un peu plus de deux mois après son lancement, suivant le même destin que la sonde Mars 96, qui était elle aussi retombée dans l'Océan Pacifique six années auparavant, juste après son départ. Plus récemment, en 2019, les israéliens ont défrayé la chronique avec la sonde Beresheet, qui s'est écrasée sur la Lune lors de la phase finale de l'atterrissage, et qui transportait avec elle des milliers de ... tardigrades. Là encore, et même si la Lune présente un potentiel biologique très différent de celui de Mars, on voudrait le faire exprès qu'on ne pourrait pas faire mieux.

Protéger la Terre à tout prix : la contamination de retour

Jusqu'à présent, la plupart des mesures de protection planétaire passées en revue dans ce dossier ne concernaient que la préservation d'environnements extraterrestres (ainsi que la protection d'expériences de détection de vie contre des perturbations terrestres). Ces dispositions appartiennent à ce que la NASA nomme "forward contamination", que l'on pourrait traduire en français par contamination directe, c'est à dire une contamination originaire de la Terre et capable de toucher sur un corps céleste donné.

Cependant, comme le montre l'inconséquence d'expérimentations comme "Life", il ne fait aucun doute que pour la majorité des humains, la pollution d'éventuels écosystèmes martiens ne serait qu'un événement insignifiant. Au vu des problèmes que l'humanité doit affronter sur sa propre planète en ce début du 21e siècle, cette position est, bien que regrettable, d'une certaine manière compréhensible. De plus, étant donné l'incapacité flagrante et meurtrière de l'homme à protéger l'environnement dans lequel il vit et dont il dépend entièrement, il semble illusoire de penser que l'être humain fera réellement grand cas de la protection d'environnements extra-terrestres, surtout si ces derniers peuvent servir des desseins d'expansion et des ambitions commerciales.

A l'inverse, frappée régulièrement au cours de son histoire par des épidémies et pandémies, qui, bien que provoquées par des agents microscopiques invisibles, ont fait et défaits des civilisations, la population mondiale risque de se montrer plus qu'attentive et critique face aux risques inhérents au second type de contamination, celle dite indirecte ou de retour (backward contamination en anglais), qui est intrinsèquement liée aux missions consistant à ramener, depuis un corps céleste donné, des échantillons sur notre monde, pour pouvoir les étudier dans les laboratoires terrestres les mieux équipés. Et ce d'autant que malgré les progrès remarquables réalisés en médecine, la mise au point d'antibiotiques, l'importance accordée à l'hygiène dans la société moderne, la menace infectieuse n'a pas disparue, contrairement aux rêves pieux et déclarations enflammées de spécialistes suite à l'éradication supposée de certains agents pathogènes au niveau mondial, comme le virus de variole. De la résistance aux antibiotiques aux épidémies dues à des germes émergents, qui franchissent avec une facilité déconcertante les barrières inter-espèces, en passant par les accidents et fuites survenant dans les laboratoires P4 ou encore le bioterrorisme, les microbes, dont la caractéristique principale est de savoir en permanence s'adapter, n'ont jamais, pas une seule seconde, abandonné le combat.

Comme ce fut le cas pour la Lune durant les années 1970, une mission de retour d'échantillons martiens réveillera inévitablement au sein de la population mondiale le spectre d'une contamination de notre planète par des microorganismes aliens, un thème très amplement développé dans une multitude de films et de romans de science-fiction, des fictions où la planète Mars est souvent dépeinte comme un monde hébergeant des écosystèmes hostiles et pathogènes, irrémédiablement mortels pour l'homme. La NASA et les agences spatiales impliquées dans ces missions auront alors un immense effort de communication à réaliser pour tenter d'apaiser les craintes légitimes d'un public déjà bien angoissé (pour de bonnes et mauvaises raisons), et il ne fait nul doute que la protection planétaire occupera alors une large place dans le discours officiel qui sera alors tenu (mais combien le jugeront alors avec défiance ?).

L'influence de l'imaginaire en protection planétaire

Bien que pour certains experts très attachés au rationnel cela soit sans doute un peu regrettable, il ne fait nul doute que l'imaginaire a joué un rôle non négligeable dans le domaine de la protection planétaire, allant jusqu'à l'influencer parfois de manière significative.

Pour l'Homme, l'espace a toujours représenté l'ultime frontière, une porte donnant sur l'inconnu dans sa définition à la fois la plus merveilleuse et la plus terrible. Il ne fait nul doute que les abîmes de noirceurs du Cosmos cachent des monstres redoutables, qui, tapis dans des ténèbres glacées, n'attendent qu'une seule et unique chose, que l'on vienne les réveiller de leur sommeil éternel. Le film Alien, l'un des chefs-d'œuvre du réalisateur anglais Ridley Scott, sorti en 1979 et qui aura plusieurs suites inégales, est à ce sujet emblématique. L'équipage d'un navire de transport minier, le Nostromo, reçoit ce qui ressemble à un appel de détresse provenant d'une lune inconnue. Au cours de la sortie extra-véhiculaire qui a lieu, l'un des membres d'équipage est attaqué par une affreuse créature qui se colle à son visage. Le lieutenant Ellen Ripley, qui a pris le commandement du vaisseau, refuse de laisser monter à bord l'officier parasité par l'organisme extra-terrestre, invoquant la nécessité d'une quarantaine. Mais les choses ne vont absolument pas se dérouler comme prévu. A l'époque de sa sortie, le film traumatisa les spectateurs, jusqu'à devenir pour certains parfois insupportable. Les récits de personnes quittant brutalement les salles de cinéma, ou s'évanouissant durant la projection, sont rentrés dans l'histoire. Il faut dire que la créature sortie tout droit de l'imaginaire torturé de l'artiste suisse H.R. Giger est unique dans les annales de la science-fiction. Mais Alien bénéficia également d'une réalisation hors norme, qui fait que le film n'a absolument pas vieilli. Sa version remasterisée montre l'incroyable travail réalisée par l'équipe de tournage, notamment sur la direction artistique, la créature et les décors, dont la présence explose littéralement à l'écran. L'ensemble est un démenti flagrant de l'efficacité des techniques modernes, qui consistent à filmer les acteurs sur fond vert puis à les superposer à des décors virtuels sans aucune âme. Si Alien procure même encore maintenant un plaisir aussi palpable que trouble, on peut imaginer combien il a dû stupéfier les esprits lors de sa sortie en salle il y a 40 ans.

En ce qui concerne Mars, d'autres œuvres sont également très marquantes. Dans la même veine qu'Alien, on peut ainsi citer la fameuse Guerre des mondes d'Herbert George Wells, un roman écrit en 1898, période où l'affaire des canaux martiens de Percival Lowell battait son plein. Ce récit met en scène des martiens belliqueux et cruels, qui franchissent le gouffre d'obscurité et de vide séparant la planète rouge de la Terre pour semer la dévastation par l'intermédiaire de tripodes mécaniques géants et de rayons de la mort (ils seront au final défaits par des microbes terrestres, et non par l'homme). En octobre 1938, sur CBS, une adaptation radiophonique du roman particulièrement réaliste entra en résonance avec les terreurs indicibles qui se nichent aux confins de la psyché humaine, et déclencha une vague de panique aux Etats-Unis, notamment dans le New Jersey, lieu de départ de l'invasion fictive. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, l'intensité de la réaction du public n'était pas uniquement due au contexte historique, ou à l'importance du thème de la frontière dans l'imaginaire américain. En effet, dix années plus tard, en février 1979, un programme similaire fut joué en Amérique du Sud par une radio basée à Quito, capitale de l'Équateur. Le débarquement fictif des martiens près de Latacunga, et leur avancée vers la capitale, avec dans leur sillage la ruine et la destruction, paniqua là aussi une masse considérable d'individus. Quand l'animateur annonça qu'il s'agissait d'une blague, une foule enragée convergea vers la station de radio, avant de mettre le feu aux bâtiments attenants, ce qui causa au final la mort d'une vingtaine de personnes. D'autres scènes de panique furent déclenchées par des émissions radiophoniques du même acabit, par exemple au Chili en 1944 et au Portugal en 1979. A chaque fois, l'effet sur les esprits fut exactement la même, tant l'humanité partage un socle universel de terreurs archaïques et profondes.

Les réflexions offertes par la fiction n'impliquent pas toujours des créatures monstrueuses. Dans le roman Mars la rouge de la fameuse trilogie martienne de Kim Stanley Robinson, ce sont des questionnements éthiques d'un vaste programme de terraformation qui sont mis en avant. Les astronautes explorateurs sont divisés entre le souci de préserver la planète rouge dans son état original, pour en faire une sorte de parc à l'échelle planétaire (y compris si cette dernière se révèle finalement stérile), et celle de modifier de manière drastique l'environnement, quitte à provoquer des catastrophes écologiques et environnementales, et à la défigurer de manière irrémédiable pour en faire une seconde terre. Certaines œuvres, qui se veulent plus réalistes, mettent également en avant non pas des créatures macroscopiques, d'une taille supérieure à l'homme, comme c'est le cas pour la créature d'Alien ou les martiens de la Guerre des mondes nichés au sommet de leurs tripodes, mais des microbes.

Dans les fameuses Chroniques Martiennes de Ray Bradbury, les martiens sont ainsi exterminés par le virus de la varicelle, apporté accidentellement sur place par l'une des toutes premières expéditions humaines. Sur les ravages causés par les germes microbiens, la référence ultime reste cependant la variété Andromède, un roman qui pourrait tout à fait être considéré comme un livre de chevets pour les officiers de protection planétaire. Dans ce récit sorti en 1969, durant les missions Apollo, le génial écrivain Michael Crichton expose d'une manière froide et clinique les conséquences calamiteuses de la chute d'un satellite militaire porteur d'un germe extraterrestre sur une petite ville de Piedmont en Arizona. Très réaliste, aussi bien sur le menace que ses conséquences, la variété Andromède décrit par le détail de nombreux aspects fondamentaux de l'effort de confinement et d'investigation, notamment la structure et l'instrumentation d'un laboratoire de haute sécurité permettant la manipulation du germe, tout en exploitant de nombreux éléments spécifiques au domaine de la protection planétaire d'un point de vue dramatique et scénaristique.

Dans les immensités sans fin du Cosmos, des créatures aussi effroyables qu'Alien existent-elles ? Dieu seul le sait, mais il suffit de se pencher sur les vestiges fossiles conservés dans les roches de notre propre planète pour avoir un début de réponse. Et quand bien même imaginer des astres habités par des insectes géants, des abominations gélatineuses et tentaculaires lovecraftiennes, des sarlacc aux gosiers hérissés de dents coupantes comme des sabres, des chasseurs de trophées doués d'invisibilité écumants la Galaxie à la recherche d'un ultime frisson ou encore des robots humanoïdes de métal ayant pris conscience serait pousser le bouchon un peu trop loin, il n'y a pratiquement plus aucun doute que la vie n'est pas un phénomène uniquement circonscrit à notre planète, mais bien au contraire qu'elle touche un grand nombre de mondes dans l'Univers. Fût-elle, d'abord et avant tout, de nature microbienne. Et dans ce domaine plus qu'un autre, la taille ne compte vraiment pas. On peut mesurer moins d'un micron, et dévaster une planète entière. Autant dire que Prédator peut aller se coucher.

Coévolution et infection : un germe extraterrestre pourrait-il anéantir l'espèce humaine ?

Dans le cas d'un retour d'échantillons, l'une des questions fondamentales qui se pose est de savoir si un germe microbien extraterrestre, n'ayant jamais eu le moindre contact avec la biosphère terrestre, pourrait provoquer des épidémies mortelles voire une extinction de masse. Les données phylogénétiques montrent que tous les organismes terrestres, depuis les microbes jusqu'aux baleines en passant par les séquoias et les libellules, possèdent une même racine et viennent d'un même ancêtre commun. Même s'il existe quelques exceptions, inévitables en biologie, dans leurs fonctionnements, toutes les cellules vivantes s'appuient en effet sur un code génétique universel, qui permet de lire l'information écrite dans les chaînes moléculaires des acides nucléiques (ADN et ARN). Au niveau moléculaire, les ribosomes sont universellement utilisés pour décoder les plans de fabrication transcrits sur les chaînes d'ARN et assembler des protéines à partir d'un jeu limité de briques, une vingtaine d'acides aminés. Ainsi, même si deux organismes terrestres semblent très étrangers l'un de l'autre, dès que l'on descend au niveau anatomique, tissulaire, cellulaire et moléculaire, on rencontre très rapidement et de plus en plus vite des similitudes qui permettent de comprendre qu'ils sont en fait liés par une très longue histoire, une évolution commune qui s'étend sur des milliard d'années.

Lorsque l'on étudie la manière dont un organisme parasite, que ce soit une créature multicellulaire (par exemple un ver parasite comme le ténia), un protozoaire unicellulaire eucaryote (comme une amibe, ou l'hématozoaire du paludisme), ou encore une bactérie ou un virus, parvient à pénétrer, à infecter et à profiter de son hôte, on ne peut manquer d'être frappé par l'immense complexité, et l'incroyable inventivité des mécanismes mis en œuvre. Bien loin d'être des créatures dégénérées comme les zoologistes l'ont longtemps cru, les parasites sont des êtres redoutablement adaptés à leur mode de vie. Que penser en effet d'un microorganisme capable de prendre le contrôle du système nerveux d'une fourmi, pour la faire grimper en haut d'une feuille, de manière à ce qu'elle puisse ensuite être gobée par un mouton distrait, et ce de manière à pouvoir se retrouver dans son tube digestif, un environnement qui permettra à la créature d'enclencher une nouvelle étape de son cycle vital ?

Phénoménal et remarquable dès qu'on parvient à en comprendre toute la subtilité, le niveau d'adaptation des parasites provient d'une longue coévolution, qui résulte elle-même d'une pression évolutive constante et impitoyable. Dans leur relation aussi complexe qu'ambiguë, la proie et l'hôte se livrent en effet en permanence à une guerre froide, une course à l'armement interminable. Chacun dans son coin met au point de nouvelles techniques de lutte offensive et défensive, pour gagner une bataille dont l'enjeu n'est ni plus ni moins que la survie. L'arsenal dont chacun dispose pour désamorcer et contourner les défenses de l'agresseur, de manière à pouvoir se propager et se répandre, a été mis au point au cours de très longues périodes de temps, des millions d'années, parfois beaucoup plus. Il ne fait nul doute que pour pouvoir tromper les défenses, non spécifiques et spécifiques, du système immunitaire de l'homme, dont la complexité est effarante, il faut avoir bien travaillé son affaire. Pourtant, à chaque seconde qui passe, c'est ce que les plus humbles des créatures terrestres, les microbes, parviennent à faire, parfois avec une efficacité mortelle.

Dans ces conditions, il semble qu'un organisme extraterrestre, qui aurait par exemple l'aspect d'une bactérie (mettons ici temporairement de côté les formes de vie intelligentes et belliqueuses qui font tout le charme des films de science-fiction), soit obligé de se retrouver bien démuni en arrivant sur Terre. Quelques chances aurait-elle en effet de pénétrer les multiples barrières du système immunitaire de l'homme, dont l'efficacité a été forgée par des millions d'années d'exposition à des menaces de tout genre, aussi diverses que variées. Comment ce germe exotique pourrait survivre à un environnement auquel il n'est pas naturellement adapté, et face à la compétition formidable que lui opposeraient tous les microbes terrestres dans ses efforts pour trouver un refuge, se nourrir et se reproduire ? Même en admettant qu'une bactérie martienne parvienne à trouver puis à occuper une niche jusqu'alors inoccupée, elle n'irait sans doute pas bien loin, et ne pourrait jamais causer de dommages majeurs à la biosphère terrestre.

Néanmoins, de nombreuses études montrent qu'un germe microbien, lorsqu'il parvient à franchir la barrière inter-espèce, par exemple en passant d'un animal (comme une chauve-souris ou un signe) à l'homme, se retrouve en position de force, et développe une très forte virulence. En multipliant les trouvailles et les moyens d'attaque par le biais de mutations, il peut en effet s'adapter de manière très rapide à son nouvel hôte. Le taux de mutations peut être en effet très élevé chez les germes microbiens, et ces derniers se transforment et s'adaptent bien plus facilement et rapidement que l'homme, qui est dans ce domaine très défavorisé. On considère que sur la durée moyenne de vie d'un homme, une bactérie donnera naissance à 15 millions de générations. Inutile de préciser que les chances sont donc très faibles pour que les cellules les plus récentes ressemblent à la souche initiale.

Pour pouvoir franchir la barrière inter-espèce, au-delà d'une série de mutations accidentelles mais favorables, les agents pathogènes bénéficient aussi souvent de l'aide plus que précieuse de congénères, qui par transfert latéral de gènes, fournissent gracieusement des "clés" moléculaires permettant d'infecter l'homme. Ces instructions, que l'on pourrait comparer au code secret permettant d'ouvrir un coffre, sont totalement nouvelles pour le nouveau pathogène humain. Cependant, à y regarder de plus près, elles proviennent bien elles-mêmes d'une longue coévolution, tout comme les mécanismes de transfert eux-mêmes. A moins qu'une entité extraterrestre ne possède des systèmes moléculaires compatibles avec des organismes facilitateurs terrestres (ce qui, à cause de leurs complexités intrinsèques, serait très étonnant), il apparaît légitime de penser que des microbes extraterrestres ne représenteraient pas de graves menaces pour la biosphère terrestre. De ce point de vue, un micro-organisme terrestre, qui aurait été transporté il y a longtemps sur Mars (par le biais d'une météorite, ou en tant que passager clandestin sur une sonde spatiale), et qui aurait ensuite fortement muté avant d'être rapatrié par accident sur Terre, pourrait se montrer bien plus dangereux qu'un authentique martien. Car malgré sa longue période d'exil, il continuerait en effet à posséder les outils moléculaires fondamentaux, c'est à dire un langage commun redoutablement efficace, avec les formes de vie terrestres.

Que la menace soit jugée hypothétique ou bien réelle, les agences spatiales qui se lanceront dans un retour d'échantillons martiens seront inévitablement obligées de faire face à leurs responsabilités, et de tout mettre en œuvre pour éviter une collision entre deux biosphères, l'une terrestre et l'autre extraterrestre. Le mot d'ordre sera donc de confiner, confiner, et confiner encore, ou dit autrement, de rompre de manière irrémédiable et redondante tous liens avec Mars. Cette position signifie que n'importe quel élément, ayant été en contact direct ou indirect avec l'environnement martien, ne devra jamais être exposé à l'environnement terrestre. Un mot d'ordre parfaitement rationnel et compréhensible, mais qui est aussi beaucoup plus facile à dire qu'à faire.

Sur le plan pratique, les échantillons qui seront prélevés sur Mars (régolite, roches, poussière, atmosphère) seront enfermés dans des tubes étanches, sur le modèle de ceux conçus pour le rover Perseverance de la mission Mars 2020. Ces tubes seront chargés dans un container placé au sommet d'un véhicule de remontée (MAV), et qui est destiné à être lâché en orbite martienne, de manière à pouvoir être ensuite récupéré par un orbiteur qui assurera le retour définitif vers la Terre. Ayant été en contact avec l'environnement martien, le container sera considéré comme un objet "chaud", porteur d'une contamination particulaire, moléculaire, et éventuellement biologique. Une fois capturé en orbite, il devra donc être transféré dans une enceinte de confinement, dotée d'un dispositif permettant son scellement de manière non seulement automatique, mais aussi extrêmement fiable (par un dispositif qui reste à définir, comme par exemple un cordon pyrotechnique de soudure). L'enceinte fera partie intégrante de la capsule de rentrée (EEV), qui sera larguée par l'orbiteur de retour une fois ce dernier parvenu à proximité de notre planète. L'arrivée de la capsule EEV sur Terre étant une phase très critique, l'engin sera conçu pour conserver son intégrité quel que soit les déviations qui pourront se produire par rapport à un scénario d'entrée jugé idéal. Après son atterrissage dans un zone désertique, la capsule devra être repérée puis récupérée le plus rapidement possible. Une fois placée dans un container sécurisé, elle sera transportée par voie aérienne dans une structure spécialement conçue pour permettre son ouverture, ainsi qu'une caractérisation très précise du niveau de dangerosité associé aux échantillons martiens contenus à l'intérieur. La zone de réception, qui porte pour l'instant le nom générique de SRF (Sample Receiving Facility), est décrite plus en détails dans le dossier consacré au retour d'échantillons.

Quels dangers pourraient receler les échantillons martiens ramenés sur Terre ? Pour simplifier, disons que ces derniers appartiennent à deux types bien distincts. D'un côté se trouve des agents physiques ou chimiques que l'on pourrait qualifier de toxiques, et de l'autre, des entités pouvant être qualifiées de vivantes, et qui pourraient donc se montrer capables, via autoréplication, de se propager sur de larges portions du globe.

Commençons par évoquer brièvement la toxicité des échantillons. Celle-ci pourrait prendre différentes formes : les échantillons martiens pourraient contenir des éléments radioactifs, ou des composés chimiques moléculaires divers et variés pouvant agir comme poison métabolique ou comme mutagène pour les cellules vivantes. Il est ainsi tout à fait possible que la poussière martienne soit nocive pour l'homme, par exemple à cause de la présence de perchlorates, ou de métaux lourds. Certaines substances pourraient aussi des problèmes à cause de leurs propriétés physiques (à l'image des ravages causées par les fibres d'amiante sur les tissus pulmonaires lorsqu'elles sont inhalées). Cependant, au vu de la faible quantité de matériaux qui seront ramenées de Mars (environ 500 grammes au total), il est très peu probable que ces derniers posent de réels problèmes de toxicité au niveau planétaire. Seuls des précautions au niveau local devront être prises pour pallier à ce type de risques.

La situation est bien différente si le matériel rapatrié de Mars s'avère être contaminé par des formes de vie microbiennes, similaires à celles que l'on connaît sur Terre, et plus ou moins évoluées : virus et viroïdes, bactéries, rickettsies (bactéries parasites intracellulaires, comme l'agent du typhus), prions (étranges protéines porteuses d'informations), protozoaires (comme les amibes, le plasmodium responsable du paludisme, le trypanosome responsable de la maladie du sommeil), moisissures, etc. Même présent en très petites quantités, ou sous formes dormantes, ces germes pourraient, s'ils trouvaient un terrain convenable, se multiplier agressivement et contaminer de larges régions, en perturbant ou détruisant potentiellement des écosystèmes entiers. Ces microorganismes pourraient être soit d'origine martienne, soit d'origine terrestre. Dans ce dernier cas, ils reviendraient sur Terre porteur de mutations ayant permis leur adaptation et survie sur Mars, mais avec tout le bagage moléculaire autorisant des interactions avec les formes de vie terrestres.

Au sein du laboratoire de réception des échantillons martiens (SRF), un grand nombre de tests devront donc avoir lieu pour déterminer leur dangerosité physique, chimique et biologique. Il ne fait nul doute que le risque biologique sera le plus délicat à déterminer, car comment identifier à coup sûr des formes de vie extraterrestres, par définition inconnues ? Comment estimer le caractère pathogène, ou au contraire inoffensif, bénin, d'une entité vivante par rapport à la totalité des formes de vie de la biosphère terrestre ? Ses questions, qui étaient déjà d'une actualité brûlante durant les missions Apollo, feront de nouveau surface avec le retour d'échantillons martiens. Les progrès technologiques effectués depuis les années 1970 seront bien entendu d'une grande aide, bien qu'ils soient également contrebalancés par la masse de connaissances accumulées depuis, qui ne cessent de montrer les extraordinaires capacités d'adaptation et de résistance du vivant, et, par contrecoup, notre profonde ignorance et naïveté.

Les analyses biologiques effectuées sur les échantillons martiens incluront sans doute la mise en culture en conditions d'aérobiose (en présence d'oxygène) et d'anaérobiose (en absence d'oxygène), ainsi que l'inoculation de cultures tissulaires, d'œufs et d'embryons divers. Des batteries de tests seront effectuées sur une grande quantité d'organismes modèles très bien connus et caractérisés, depuis des organismes unicellulaires jusqu'à des plantes et des animaux supérieurs, invertébrés et vertébrés. Des études chimiques et biochimiques auront également lieu simultanément. Les techniques les plus récentes de biologie moléculaire (comme la PCR et la microscopie à fluorescence) seront mises en œuvre pour identifier la présence de cellules vivantes, même en très petites quantités, et ceci sans passer par une étape de mise en culture. Bien entendu, ces techniques ne fonctionneront que dans le cas d'une vie martienne basée sur les mêmes principes fondamentaux que la vie terrestre. Par définition, ce qui est inconnu ne peut pas être de suite connu et reconnu.

D'une manière inévitable, les tests permettant de déterminer le degré de dangerosité consommeront une certaine quantité d'échantillons. Le niveau du prélèvement devra rester minimal par rapport aux aliquotes nécessaires pour les véritables analyses (mais aussi au pourcentage qu'il sera impératif de conserver pour les générations futures, qui disposeront de techniques analytiques bien plus poussées que les nôtres). Les tests devront également avoir lieu sur des fractions qui soient les plus représentatives possibles des échantillons eux-mêmes, ce qui est une source de problèmes importants si ces derniers se révèlent très hétérogènes.

En cas de tests positifs, ou si des doutes subsistent, le SRF n'aura sans doute pas d'autre choix que de stériliser les échantillons martiens avant de pouvoir les distribuer librement aux différents laboratoires de la planète. Deux méthodes de stérilisation seront privilégiées sur la base de leur grande efficacité (potentiel de pénétration et capacité de destruction), ainsi que du faible niveau d'endommagement et d'altération causé aux matériaux qui y seront soumis : la chaleur sèche, et l'irradiation aux rayons gamma. Cependant, la stérilisation rendra impossible certaines analyses spécifiques, et le gain scientifique sera donc moindre, par rapport à ce qui aurait été rendu possible avec des échantillons sans dangerosité aucune.

En guise de conclusion : et l'homme sur Mars dans tout ça ?

Au cours du 21e siècle, il est probable que des missions martiennes habitées soient mises sur pied. On pourrait penser que le débarquement de l'homme sur Mars rendra de facto obsolète et inutile les mesures de protection planétaire, étant donné que comme le fait très justement remarquer Michael Crichton dans la variété Andromède, il est tout à fait impossible de stériliser un être humain tout en le laissant vivant. Si les missions robotiques futures démontrent de manière irréfutable que la planète rouge est dénuée de vie, ou que si cette dernière s'est développée il y a des milliards d'années, elle a depuis longtemps baissée les bras, alors les craintes de contaminer l'environnement martien n'auront sans doute plus aucune raison d'être.

Mais si, au contraire, les investigations exobiologiques montrent qu'il existe encore sur Mars des écosystèmes très fragiles, des formes de vie qui survivent tant bien que mal au bord d'un abîme environnant qui menace en permanence de les emporter, alors la protection planétaire prendre une importance encore plus cruciale. Pour préserver la fragile mais inespérée biosphère martienne, l'homme sera peut-être alors obligé de repousser ses velléités d'exploration directe, et se verra forcer de continuer à étudier la planète rouge à distance, par le biais de robots contrôlés depuis des avant-postes orbitaux, où depuis une base installée à la surface de la lune Phobos.

Enfin, ce qui est valable pour Mars ne le sera pas forcément pour d'autres astres, que ceux-ci appartiennent à notre système solaire ou qu'ils orbitent autour d'autres étoiles, quelque part dans les espaces presque sans fins de la Voie lactée. Comme on peut le voir, le domaine fascinant et foisonnant de la protection planétaire a encore de très beaux jours devant lui.

Pour en savoir plus :

Go !La peur de la contamination.
Go !Le retour d'échantillons martiens.
Go !Liste de liens concernant la protection planétaire (page de bibliographie).

Dans l'imaginaire collectif, nul fléau infectieux n'est sans doute aussi terrifiant que celui de la peste. Causée par la bactérie Yersinia Pestis, (un bacille gram négatif découvert par Alexandre Yersin), la peste bubonique (qui peut aussi prendre une forme pulmonaire) décima des villes et des pays entiers, tuant sans merci des millions de personnes dans des conditions abominables, et ce avec une virulence parfois foudroyante. Transmis à l'homme par la puce du rat, Yersinia Pestis prouve qu'un organisme microscopique peut décider du sort de peuples entiers et balayer les affaires humaines avec une force qui dépasse l'entendement (Crédit photo : Le triomphe de la Mort de Bruegel l'ancien).

Que ce soit les îles des mers du Sud ou l'Amérique, à chaque fois que des expéditions humaines mirent pied sur de nouveaux territoires, ils importèrent une foule de germes bénins pour eux, mais qui dévastèrent les populations locales avec bien plus d'efficacité que ne l'aurait fait une campagne militaire exécutée de main de maître. Exposé pour la première fois au virus de la variole ou de la rougeole, le système immunitaire des autochtones fut dépassé et impuissant à faire face. Indiens d'Amazonie, Pygmées ou Inuits tombèrent comme des mouches. Maigre consolation, l'inverse est également vrai : le germe de l'effroyable syphilis (le tréponème pâle), qui boursouflait les corps et plongeaient ceux qui en étaient atteint dans des souffrances atroces, fut ainsi sans doute ramené en Europe par Christophe Colomb, lors du retour de ses expéditions (Crédit photo : © droits réservés).

Dans le domaine spatial, les mesures de protection planétaire adressent deux grands types de risques. Le premier concerne l'importation accidentelle, sur un corps céleste ayant déclenché un intérêt scientifique ou politique, de substances et germes terrestres. On parle alors de contamination dans le sens aller (forward contamination), ou de contamination directe. Le risque est ici de compromettre des expériences de détection de vie, ou de dévaster d'éventuels écosystèmes extraterrestres. Le second type de contamination est appelé contamination dans le sens retour (backward contamination), ou contamination indirecte. Il adresse le risque de contamination de la biosphère terrestre par des agents extraterrestres, dans le cadre de mission de retour d'échantillons ou du retour des équipages d'une mission habitée (Crédit photo : © NASA).

Dans les années 1970, lors des missions Apollo, d'intenses réflexions eurent lieu sur la possibilité de contaminer la Lune avec des matériaux terrestres. L'atmosphère lunaire offre un exemple éloquent de ce type d'inquiétude. L'atmosphère qui entoure la Lune est effectivement tellement ténue que la moindre libération de substances volatiles (comme les gaz éjectés par des tuyères) pourrait la modifier de manière drastique sur des périodes de temps significatives. Pour permettre la détermination de la structure interne de la Lune grâce à un réseau de sismomètres, des géophysiciens avaient également évoqué l'idée de faire détoner de petites charges nucléaires. Un tel scénario n'eut heureusement jamais lieu : en plus de contaminer le sol lunaire sur une large échelle, les explosions auraient certainement pu compliquer, voire empêcher totalement, les analyses radiologiques, indispensables pour dater les terrains lunaires (Crédit photo : © NASA).

Une sonde lunaire du programme Ranger de la NASA. Ce programme souffrit considérablement des règles et procédures très strictes de protection planétaire qui était alors en vigueur (Crédit photo : © NASA).

L'astronaute de la mission Apollo 12 Charles Conrad en train d'inspecter la caméra de la sonde lunaire Surveyor 3, le 20 novembre 1969, dans la région de l'Océan des tempêtes. Lancée le 7 avril 1967, l'engin passa plus de deux années à la surface de la Lune, ce qui n'empêcha pas les microbiologistes de découvrir, nichés à l'intérieur d'une caméra ramenée sur Terre, des microorganismes terrestres ayant survécu à l'hostilité de l'environnement sélène. Le module lunaire Intrépide est visible en haut à droite sur la ligne d'horizon. En effectuant un atterrissage de précision, ce dernier est parvenu à se poser à moins de 200 mètres de Surveyor 3 (© Crédit photo : NASA).

L'astronaute Harrison Schmitt à côté d'un énorme rocher triangulaire sur le site de Taurus-Littrow, durant la mission Apollo 17 en décembre 1972. En tout et pour tout, les astronautes des missions Apollo ramenèrent sur Terre 382 kg de roches et de sols, répartis en 2200 échantillons individuels. Jusqu'à la mission Apollo 15, les matériaux lunaires furent considérés comme potentiellement dangereux pour la biosphère terrestre, et les équipages durent subir une quarantaine après leur retour sur Terre. Fort heureusement, tous les tests effectués montrèrent l'innocuité des échantillons lunaires. Effectivement, malgré les nombreuses précautions prises, une contamination de l'environnement terrestre eu lieu dès le retour du premier équipage, immédiatement après l'ouverture de l'écoutille de la capsule Apollo 11 dans l'océan pacifique, via des particules de poussière lunaire dont il était impossible de se débarrasser (Crédit photo : © NASA/Eugene Cernan).

Eugène Cernan, le commandant d'Apollo 17, de retour dans le module lunaire Challenger après une seconde sortie extravéhiculaire. L'astronaute semble tout droit rentré d'une mine de charbon. Sa combinaison est recouverte d'une couche sale de poussière lunaire. Celle-ci contaminera de manière inévitable le module lunaire, puis ensuite le module de commande en orbite, et s'avérera impossible à éliminer totalement (Crédit photo : © NASA).

Une répétition de la récupération de l'équipe des missions Apollo après l'amerrissage du module de commande sur les eaux de l'océan Pacifique. Les risques de contamination de la biosphère terrestre par d'éventuels germes lunaires étaient particulièrement élevés durant cette étape. Pour leur sécurité, les plongeurs étaient équipés pour l'occasion d'une combinaison intégrale de protection biologique (BIG, Biological Isolation Garments). Une fois le sas du module de commande ouvert, trois combinaisons supplémentaires étaient lancées à l'intérieur, avant que la porte ne soit rapidement refermée. C'est seulement une fois la combinaison revêtue que les astronautes pouvaient sortir à l'air libre et rejoindre le canot pneumatique. D'autres précautions avaient également été prises : sur le radeau, les plongeurs et les astronautes devaient ainsi décontaminer mutuellement leur combinaison avec de l'eau de javel. Après son utilisation, le canot était nettoyé avec un désinfectant puissant, puis coulé (Crédit photo : © NASA).

Une scène du film Apollo 11 de Todd Douglas Miller montrant l'arrivée des astronautes (ici Neil Armstrong et Buzz Aldrin) dans l'unité mobile de quarantaine, avec la tenue intégrale de protection biologique. Les explorateurs lunaires sont accompagnés par le médecin Bill Carpentier, qui était à bord de l'hélicoptère de récupération, et qui porte ici sa tenue de vol orange (Crédit photo : © NASA).

Sur cette photographie emblématique, le président américain Richard Nixon discute, hilare, avec l'équipage d'Apollo 11 (de gauche à droite : le commandant Neil Armstrong, le pilote du module de commande Michael Collins et le pilote du module lunaire Buzz Aldrin) à bord du porte-avion USS Hornet, le 24 juillet 1969. Les trois astronautes, que l'on aperçoit ici au travers de la vitre de la porte arrière de l'unité mobile de quarantaine (MQF), ne quitteront leur espace confiné qu'une fois arrivés au laboratoire de quarantaine à Houston (LRL). Si un incident de contamination avait eu lieu durant la récupération de l'équipage, Nixon aurait immédiatement été évacué de l'USS Hornet à bord d'un hélicoptère qui attendait, prêt à décoller (Crédit photo : © NASA).

Le déchargement de l'unité mobile de quarantaine (MQF, Mobile Quarantine Facility) depuis le porte-avion USS Hornet (en arrière-plan) à Pearl Harbor pour son transfert vers le laboratoire de quarantaine (LRL) situé à Houston le 26 juillet 1969. Etaient présents à bord les trois astronautes Apollo, ainsi qu'un médecin et un ingénieur. L'intérieur du MQF était maintenu sous pression négative pour empêcher la diffusion des particules lunaires vers l'environnement terrestre. Les mesures de quarantaine furent annulées après Apollo 14, les analyses ayant montrée que la Lune était totalement stérile (Crédit photo : © NASA/Science Source).

Le container métallique (Apollo Lunar Sample Return Container, ALSRC) ayant servi à ramener sur Terre les précieux échantillons collectés sur la Lune par l'équipage d'Apollo 11 (Crédit photo : © NASA).

L'astronaute David Scott (Apollo 15) en train d'observer l'une des plus vieilles roches ramenées de la surface de la Lune, un morceau d'anorthosite daté à 4,4 milliard d'années et provenant du mont Hadley, dans le laboratoire de réception des échantillons lunaires (LRL) à Houston (Crédit photo : © NASA).

Etalement de Clostridium Tetani, le bacille du tétanos, observé au microscope optique à fort grossissement (1000 x). Les spores, colorées au vert malachite et situées en position terminale, sont parfaitement visibles. Ces dernières apparaissent à l'intérieur de la cellule bactérienne lorsque les conditions extérieures se dégradent (Crédit photo : © droits réservés).

Vue au microscope électronique à transmission d'une spore de la bactérie Clostridium botulinum, l'agent infectieux responsable du botulisme. Le micro-organisme occupe le centre de la spore. Celle-ci est constituée de diverses couches protectrices, qui lui confèrent des capacités de résistance exceptionnelles aux températures, à la pression, aux rayonnements ultraviolet et X, ainsi qu'à de nombreuses substances chimiques (antibiotiques, antiseptiques). Du centre vers l'extérieur, on trouve la paroi sporale, le cortex, la tunique sporale à structure fibreuse et enfin l'exosporium. Dans des milieux chauds et secs, les spores sont assez fragiles, et ne peuvent généralement survivre que quelques décennies, sauf si l'état de dormance est interrompu par de brèves périodes de réveil, que le microorganisme peut alors mettre à profit pour activer des mécanismes de réparation moléculaires. Dans des milieux très froids, comme les sols gelés (pergélisol) en Arctique, les spores bactériennes peuvent cependant faire preuve d'une résistance exceptionnelle, et survivre sur des périodes de temps bien plus considérables (Crédit photo : © IFR).

Un étalement (certes un peu dense) de Halobacterium salinarum sur une boite de pétri, avec sa pigmentation rose caractéristique. Ce microorganisme extrêmophile, qui appartient au domaine des archées, présente des capacités exceptionnelles de résistance à la dessiccation, aux radiations et à l'absence d'oxygène. Comme son nom l'indique, il adore les milieux hypersalins. Etant non pathogène, il est très utilisé dans les collèges et lycées pour initier les étudiants à la microbiologie. En étant capable de pousser sur des milieux de culture qui, de par leur richesse en sel, empêchent la croissance de tous autres germes, ils permettent effectivement des manipulations sans risque. Plusieurs opérations, comme couler les milieux de culture dans les boites de pétri, ou effectuer les étalements, peuvent de plus avoir lieu en environnement non stérile, ou par des personnes manquant d'expérience, sans trop de conséquences. Au-delà de ses avantages, Halobacterium est un bon exemple de microorganisme susceptible de résister à l'environnement martien (Crédit photo : © Carolina Biological Supply).

Une tétrade de la bactérie Deinococcus Radiodurans observée (en fausses couleurs) au microscope électronique à transmission. Etant donné les conditions incroyablement rudes et agressives qui règnent aujourd'hui sur Mars (radiations, froid, vide, sol oxydant, rayonnement UV), si d'éventuels microorganismes martiens survivent là-bas, ils devraient être pour le moins coriaces. Deinococcus radiodurans, une bactérie terrestre, constitue un bon exemple de ce à quoi ils pourraient ressembler. Découverte en 1956 dans des conserves alimentaires qui avaient pourtant été stérilisés par irradiation, cette charmante bestiole est en effet capable de résister à des doses très élevées de radiations ionisantes, à la dessiccation, à de nombreuses toxines mutagènes et agents oxydants, aux basses et hautes températures, sans oublier le bronzage aux UV. A titre d'exemple, elle peut survivre à des doses de radiations 3000 fois plus élevées que celle qui tuerait un être humain. Son code génétique est extrêmement redondant, une multitude de gènes étant présents en de nombreux exemplaires. Si l'un d'eux est altéré, la bactérie peut le réparer facilement en prenant modèle sur les multiples copies restantes. Deinococcus radiodurans fabrique également des pigments caroténoïdes (qui donnent aux colonies une belle coloration rouge carotte), ainsi que des enzymes spéciales (superoxyde dismutase, catalase) pour contrecarrer le pouvoir oxydant de l'oxygène. Enfin, sa paroi cellulaire multicouches est particulièrement épaisse. De nombreux microorganismes terrestres qualifiés d'extrêmophiles peuvent résister à une ou deux formes d'agression. Mais Deinococcus se bat sur tous les fronts, ce qui en fait un champion de la survie en milieux difficiles. C'est pourquoi elle est classée par les poly-extrêmophiles. Sur Terre, cette bactérie peut vivre dans des endroits exotiques comme les centrales nucléaires, et une forme génétiquement modifiée serait certainement capable de survivre voire de proliférer sur Mars. Certains scénarios de colonisation prévoient d'utiliser Deinococcus radiodurans pour modifier le sol martien, fabriquer des médicaments à la demande ou pourquoi pas, terraformer la planète (Crédit photo : © Michael Daly/USUHS).

Vue orbitale de l'expérience EXPOSE R2 montée sur la station spatiale internationale. Comme son nom l'indique, EXPOSE a consisté à exposer au vide spatial pendant plus de 500 jours un grand nombre d'organismes terrestres (archées, bactéries, lichens, champignons, mousses, graines, etc.), pour tester leurs capacités de résistance et d'adaptation. Des conditions équivalentes à celles rencontrées à la surface de Mars ont également été simulées. Comme ce type d'expérimentation l'a montré, la robustesse de certaines espèces vivantes est stupéfiante, la palme revenant sans doute aux tardigrades (Crédit photo : © ESA).

Un tardigrade trouvé dans de l'eau exprimée d'une poignée de mousse ramassée sur les tuiles d'un toit, et observé par l'auteur avec un microscope optique éducatif assez ancien (Euromex LM), à faible grossissement (x 150). On distingue parfaitement les différents segments du corps de l'animal (avec une pigmentation marquée), les pattes terminées par des griffes, et des organes internes comme le pharynx. Ces créatures stupéfiantes, très bien adaptées aux conditions extrêmes du milieu spatial, sont très faciles à récolter, et leur observation est une source inépuisable de joie et d'émerveillement (Crédit photo : © Philippe Labrot)

Un tardigrade étudié au microscope électronique à balayage et photographié en fausses couleurs. Ces minuscules créatures invertébrées d'une longueur maximale d'un millimètre sont des champions toute catégorie de l'adaptation au milieu spatial. Si ces créatures sont clairement terrestres (comme l'atteste la machinerie moléculaire de leurs cellules), ils possèdent des capacités étourdissantes de résistances à la température, au vide, aux radiations, à la pression, à la dessiccation et à certains produits chimiques (© droits réservés).

Quand les conditions deviennent vraiment défavorables, les tardigrades se ratatinent sur eux-mêmes pour entrer dans un état de stase (appelé cryptobiose), où pratiquement toutes les réactions biochimiques sont stoppées. Leur tégument s'entoure de cire pour limiter les échanges avec l'extérieur, et des protéines jouent le rôle d'antigel au niveau cellulaire. Dans cette configuration, les tardigrades ne semblent n'être plus rien d'autre que des particules de poussière, qui peuvent être disséminées au gré des vents, ou flotter dans le vide spatial. Et pourtant, ils sont encore vivants, et peuvent le demeurer durant des décennies, avant de renaître soudainement à la vie à la faveur d'une amélioration fortuite l'environnement où ils demeurent (© droits réservés).

Vue d'artiste de la sonde européenne Trace Gaz Orbiter (TGO) en train de se séparer de l'étage supérieur Breeze du lanceur russe Proton lors de son lancement le 14 mars 2016. Pour éviter que l'étage supérieur, qui va accompagner la sonde durant son voyage entre la Terre et Mars dans l'espace interplanétaire, ne s'écrase sur la planète rouge, un biais assez important est introduit dans la trajectoire de vol par les navigateurs interplanétaires. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, pour des raisons de protection planétaire, les sondes martiennes sont lancées de telle manière à ce qu'elles ratent leur cible de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres. Tout au long du parcours, des manœuvres de correction de trajectoire (TCM) sont ensuite effectuées pour remettre la sonde sur le droit chemin. Des règles similaires existent pour des objets interplanétaires devant croiser l'orbite martienne, et lancés à destination d'autres cibles d'intérêts (crédit photo : © ESA).

Le 15 septembre 1997, après de très longues années de bons et loyaux services, la sonde Cassini fut précipitée par la NASA dans l'atmosphère de Saturne, pour éviter une contamination accidentelle d'Encelade ou de Titan (crédit photo : © NASA/JPL-Caltech).

A l'aide d'une lingette stérile, un technicien effectue en salle blanche un prélèvement sur le bouclier arrière du module d'atterrissage Schiaparelli de la mission ExoMars 2016. L'évaluation de la population microbienne présente sur une sonde spatiale est réalisée régulièrement au cours des phases d'assemblage et de tests. Suivant le type de mission et l'astre à visiter, les règles de protection planétaire imposent des limites plus ou moins strictes en termes de contamination biologique (Crédit photo : © ESA).

Le comptage des spores présentes sur une sonde spatiale se fait traditionnellement sur un milieu de culture trypticase soja. Cet agar, qui contient des peptones de caséine et de la farine de soja, du glucose, du sel (chlorure de sodium), des phosphates et de l'eau est un régal pour certains germes très exigeants. Chaque colonie (petits points blancs sur la photographie) se forme suite au développement d'une seule cellule, qui, après 24 à 48h à l'étuve, s'est tellement multipliée qu'elle finit par donner naissance à une biomasse parfaitement visible à l'œil nu (Crédit photo : © droits réservés).

Nettoyage préliminaire des antennes du radar WISDOM du rover ExoMars de l'agence spatiale européenne en salle blanche, avant sa stérilisation par chaleur sèche (Crédit photo : © Crédit photo : ESA).

Le bras robotique de la sonde Phoenix sous sa barrière flexible de protection biologique, après sa stérilisation. La gaine, dont le rôle est d'éviter une recontamination après l'étape de stérilisation, et ce jusqu'à l'arrivée à la surface de Mars, était maintenue en place par une série de loquets, qui ont été déverrouillés peu après l'atterrissage par des boulons pyrotechniques. Des ressorts se chargeaient alors de faire pivoter les baleines (ici de droite à gauche) pour ouvrir l'enveloppe et libérer définitivement le bras (Crédit photo : © NASA).

Vue d'artiste d'un atterrisseur Viking sur Mars. Dévolu à la recherche de traces de vie sur Mars, les sondes Viking ont été soumises à des mesures drastiques de protection planétaire, et furent sans doute les engins d'exploration planétaires les plus propres jamais envoyées par l'homme dans l'espace. Les précautions prises répondaient à deux impératifs : la protection d'éventuels écosystèmes martiens contre une invasion par des microbes terrestres, et la protection des expériences de détection de vie, notamment contre des cas faux positifs (c'est à dire des réactions provoquées par des germes terrestres, amenés accidentellement sur Mars) (Crédit photo : © Charles Bennett/Martin Marietta).

La structure en poupée russe d'une sonde Viking, avec l'orbiteur (en bas) et l'atterrisseur, destiné à se poser au sol. Ce dernier est pris en sandwich entre le bouclier thermique et le bouclier arrière, ces deux éléments formant la capsule de descente, elle-même enfermée dans le bouclier biologique (Crédit photo : © NASA).

L'un des deux atterrisseurs Viking, encapsulé dans sa barrière biologique, à l'intérieur de la chambre de tests thermiques du bâtiment d'assemblage des sondes du centre spatial Kennedy, transformée pour l'occasion en une étuve de stérilisation par chaleur sèche. L'atterrisseur Viking 2 fut stérilisé à 116°C pendant 43 heures. La stérilisation de Viking 1 dura un peu plus longtemps. La nécessité de stériliser l'atterrisseur entier fut si contraignante que cette procédure fut abandonnée par la suite pour toutes les autres missions martiennes (Crédit photo : © NASA).

Avant l'atterrissage des sondes Viking en 1976, et malgré les données alarmantes transmises par les premières sondes envoyées sur place (survols de Mariner 4, Mariner 6 et Mariner 7, mise en orbite de Mariner 9), la surface martienne était encore considérée comme une place pouvant offrir une possibilité de survie à des organismes vivants macroscopiques. La planète Mars de Percival Lowell, avec ses canaux et sa civilisation à l'agonie, hantait encore l'imaginaire collectif, et cette vision poétique mit longtemps à s'effacer. Malgré l'opposition franche de certains scientifiques aux mesures de protection planétaire, jugées ridicules face à une planète qui ne pouvait qu'être stérile, la NASA décida néanmoins de respecter à la lettre le traité de l'espace de 1967 (Crédit photo : © NASA/JPL).

Le laboratoire de microbiologie Jean Mérieux à Lyon est un établissement de type P4 (Bio Safety Level 4 ou BSL4 pour les anglosaxons) où sont manipulés certains des germes les plus dangereux de la planète. De très nombreux dispositifs sont mis en œuvre pour empêcher la dissémination des souches et particules virales dans l'environnement extérieur. Pour pouvoir approcher les germes, les chercheurs sont obligés de revêtir un scaphandre complet, relié à une arrivée d'air indépendante des espaces de travail. Ce type d'installation ne convient cependant que partiellement à la réception et à l'étude préliminaire d'échantillons venant de la planète Mars. En effet, s'il est impératif d'éviter toute fuite d'éléments martiens dans l'environnement terrestre, il faut aussi empêcher simultanément les échantillons martiens d'être contaminés par des matériaux terrestres, ce que ne permet pas un laboratoire P4 (Crédit photo : © Le Parisien/Arnaud Dumontier).

Une particule du filovirus Ebola, vue au microscope électronique à transmission à très fort grossissement, et en fausses couleurs (avec à gauche la crosse de berger caractéristique). Ebola est composé d'une chaîne d'ARN, enfermée à l'intérieur d'une capsule virale de nature protéique, elle-même entourée d'une membrane lipidique. Avec un taux de létalité de 50 % en moyenne, et pouvant frôler les 90 %, Ebola est l'un des virus les plus redoutés de la planète. Il a notamment été popularisé par l'ouvrage Virus (1994) de Richard Preston (qui décrit l'arrivée réelle en 1989 sur le territoire américain d'un cousin d'Ebola, le virus Reston), ainsi que par le film Alerte (1995) avec Dustin Hoffman, qui met en scène un camarade fictif d'Ebola, le virus Motaba (Crédit photo : © CDC/CC BY 2.0).

Depuis sa naissance, le domaine de la protection planétaire n'a cessé d'être influencé par les œuvres de fiction, dont certaines ont frappé puissamment l'imaginaire collectif. De la guerre des mondes aux chroniques martiennes en passant par la variété Andromède, X-files ou encore Alien, on ne compte plus le nombre de romans et de films qui ont adressé, parfois de manière remarquable, les problématiques de quarantaine et de contamination de la biosphère terrestre par des entités extraterrestres biologiques, et ce même si ces dernières sont - spectacle oblige - souvent d'une taille très largement supérieure à celle des microbes (© Crédit photo : © Ryan Church).

La variété Andromède de Michael Crichton a été adapté deux fois à l'écran, mais le roman, bien que publié en 1969, reste une référence dans le domaine de la protection planétaire. On y trouve notamment la description très complète d'un immense laboratoire souterrain constitué d'une multitude de niveaux, mis au point pour l'étude de germes extraterrestres hautement mortels, à l'image des laboratoires de haute sécurité de niveau P4/BSL-4. A l'époque, de nombreux aspects étaient particulièrement novateurs, comme l'informatisation poussée et l'utilisation de robots. L'instrumentation permettant la caractérisation et l'analyse de la souche "Scoop" est également particulièrement bien décrite (© Crédit photo : Universal Pictures).

Dans l'espace, personne ne vous entend hurler. Projeté sur les écrans en 1979, Alien, le 8ème passager de Ridley Scott est probablement le film de monstres le plus célèbre de toute l'histoire de la science-fiction. Constamment imité mais jamais égalé (malgré de multiples suites officielles), il n'a absolument pas vieilli, et met brillamment en images les angoisses profondes qui émanent de la rencontre avec un xénomorphe, ainsi que l'impuissance des humains à lutter avec une force qui les dépasse. Quarante ans après sa diffusion, il continue d'inspirer scénaristes et réalisateurs, comme l'ont montré récemment Life de Daniel Espinosa (2017) et l'étonnant et très psychologique Sputnik d'Egor Abramenko (2020). Alien a également été à l'origine d'une adaptation très réussie en jeu vidéo, Alien Isolation. A minuit, avec un casque audio ou un casque de réalité virtuelle sur la tête, l'expérience offerte par ce jeu hors du commun est particulièrement éprouvante, et prouve à quel point les terreurs que suscitent la rencontre avec une créature d'un autre monde sont universelles et intemporelles (Crédit photo : © 20th Century Fox).

Dans le film Alien original de 1979, la nécessité de maintenir des barrières avec l'environnement étranger, et d'établir une quarantaine en cas de contamination avec une créature extraterrestre était très présente. Mais dans le dernier opus sorti en 2017 (Alien Covenant), il n'est plus guère question d'une quelconque rigueur, et la stupidité semble avoir été le critère de base pour sélectionner les membres d'équipage. Débarquant sur une planète d'où émane un inquiétant signal de SOS, les astronautes effectuent avec nonchalance une sortie sans casques, ce qui va bien entendu immédiatement conduire à la contamination de plusieurs membres par de sinistres spores. Comme quoi il est parfois très difficile de marcher sur les traces de ses prédécesseurs (Crédit photo : © 20th Century Fox).

Dans le film Life (2017) de Daniel Espinosa, des échantillons martiens sont récupérés sur la station spatiale internationale pour des questions de sécurité. Dès le début du film, la capsule de retour, frappée par une pluie de micrométéorites, est déjà en perdition, ce qui n'augure rien de bon pour la suite (Crédit photo : © Sony Pictures)

Récupérer un équipage (comme ce fut le cas pour les missions Apollo) ou des échantillons venant d'une autre planète sur un océan n'est peut-être finalement pas une très bonne idée d'un point de vue des règles de protection planétaire. Le meilleur exemple est fourni par la scène finale du film Life, absolument terrifiante. Dans la réalité, la capsule qui ramènera les premiers échantillons de la planète Mars, et contrairement aux missions Apollo, se posera sur une zone désertique située le plus loin possible des populations (Crédit photo : © Sony Pictures).

Pour explorer des mondes où des formes de vie ont pu se développer, l'être humain est paradoxalement tout à fait indésirable. Hébergeant 2 à 10 fois plus de bactéries que le nombre de cellules le constituant (environ cent mille milliards), l'être humain est par définition impossible à stériliser, et sa simple présence ferait peser des risques énormes sur d'éventuels écosystèmes extraterrestres. L'exploration à distance, avec des engins robotiques décontaminés et stérilisés, est donc la seule manière d'étudier des astres possédant un potentiel biologique, comme Mars ou les lunes glacées des planètes gazeuses géantes (Crédit photo : © Sylvain Sarrailh).

Si des formes de vie sont identifiées sur Mars, la planète entière pourrait être considérée comme une réserve naturelle où l'homme n'aura pas sa place. Son étude ne pourra alors se poursuivre qu'à distance, par exemple grâce à des robots sophistiqués commandés depuis une base avancée sur la lune Phobos. Ce n'est qu'après des décennies de collecte de données que des astronautes seront éventuellement autorisés à poser le pied sur les déserts poussiéreux de la planète rouge (Crédit photo : © droits réservés).

Le cratère laissé par la sonde européenne Schiaparelli, après son atterrissage raté le 19 octobre 2019, photographié par la sonde américaine Mars Reconnaissance Orbiter. En frappant la surface martienne à plus de 300 km/h, après une chute libre désastreuse de 4 kilomètres, l'engin a creusé un cratère de 2,4 mètres de diamètre, une taille cohérente avec le choc d'un objet de 300 kilogrammes, à 300 km/h, sur un sol sec. Avec une profondeur estimée à un demi mètre, l'excavation n'atteint pas la limite de 5 mètres, au-delà de laquelle le sous-sol martien est considéré comme une région spéciale par les règles actuelles de protection planétaire (Crédit photo : © NASA).

 

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