Huit personnes scellées pendant deux ans sous une verrière géante, et un mur en béton tout frais qui leur vole leur air. C’est l’histoire vraie de Biosphere 2, dans le désert de l’Arizona, où la science a frôlé la catastrophe sans jamais vraiment comprendre pourquoi, jusqu’à ce qu’un géochimiste mette la main sur le coupable.

Deux ans scellés sous 1,27 hectare de verre

Le 26 septembre 1991, huit volontaires entrent dans une structure gigantesque près d’Oracle, en Arizona, et la porte se referme derrière eux pour deux ans. Ils sont enfermés dans une enceinte de trois acres en verre et acier, où ils resteront deux ans. Le projet, financé par le milliardaire Ed Bass, mobilise Space Biospheres Venture, une entreprise fondée avec le systémicien John P. Allen, pour environ 200 millions de dollars.

La structure s’étend sur 1,27 hectare et abrite un monde miniature complet. Cinq biomes sauvages y sont recréés : une forêt tropicale, un océan avec récif corallien, une zone de mangrove, une savane et un désert, plus une zone agricole et un habitat humain.

Le pari est simple sur le papier : vérifier si des humains peuvent survivre dans un écosystème totalement fermé, sans aucun échange de matière avec l’extérieur. C’est un galop d’essai grandeur nature pour une future colonie spatiale.

L’oxygène qui s’évapore

Seize mois après la fermeture, l’atmosphère intérieure devient franchement inquiétante. Le taux d’oxygène chute pendant les seize premiers mois de l’ambiant 21 % à 14 %, au point de provoquer des problèmes de santé chez les occupants humains. L’équivalent de l’air respiré à environ 4 000 mètres d’altitude.

Les biospherians, comme ils se surnomment, ressentent physiquement la raréfaction de l’air. Ils grimpent des escaliers essoufflés, s’arrêtent de parler en pleine phrase pour reprendre leur souffle.

Personne, à l’époque, ne comprend d’où vient la fuite. En janvier 1993, la situation devient intenable et l’équipe doit se résoudre à injecter de l’oxygène extérieur pour maintenir les habitants en vie, une opération répétée quelques mois plus tard en août de la même année.

Le piège du béton frais

La réponse arrive en 1994, portée par le géochimiste Jeff Severinghaus, du Lamont-Doherty Earth Observatory. Son équipe démontre que la perte d’oxygène est causée par la respiration microbienne d’une quantité excessive de matière organique incorporée dans les sols de l’expérience, et que le CO2 ainsi produit réagit avec le béton de la structure pour former du carbonate de calcium.

Le mécanisme tient en deux temps. D’abord, les micro-organismes du sol, gorgé de matière organique dans les zones de forêt tropicale et de savane, consomment l’oxygène ambiant à un rythme anormalement élevé et rejettent du dioxyde de carbone en contrepartie. Or une grande partie de Biosphere 2 avait été construite en béton, qui contient de l’hydroxyde de calcium, et ce CO2 en excès réagissait avec ce composé au lieu d’être absorbé par les plantes. Les plantes, censées transformer ce surplus de gaz carbonique en oxygène frais par photosynthèse, se retrouvent court-circuitées par une réaction chimique parasite. Le béton, encore en phase de durcissement, capte le carbone à la place des végétaux et le piège durablement dans ses parois.

Severinghaus tranche la question grâce à une analyse isotopique fine du carbone contenu dans le béton. Il mesure des taux d’absorption de dioxyde de carbone par le béton structurel compris entre 0,23 et 0,31 gramme de CO2 par mètre carré et par heure. L’oxygène n’avait jamais fui vers l’extérieur : il avait simplement changé de forme, prisonnier des murs.

La plaie encore ouverte

Biosphere 2 est toujours debout, aujourd’hui. Après avoir failli être rasée pour faire place à des logements et des commerces, la structure a été reprise pour la recherche par l’université de l’Arizona en 2007, qui en a pris pleine possession en 2011. Elle sert désormais de laboratoire pour étudier le changement climatique et n’est plus hermétique comme à l’origine.

Elle conserve pourtant un statut unique. Elle reste le plus grand système écologique clos jamais créé. Aucun autre monde de cette taille n’a été refermé sur des humains depuis 1993.

Ce vide n’a rien d’anodin. Les architectes du projet original avaient posé un principe simple : il fallait construire un écosystème clos viable sur Terre avant d’envisager d’en bâtir un dans l’espace, car un système qui ne fonctionne pas ici ne fonctionnera pas davantage en orbite, sur la Lune ou sur Mars. Trente ans plus tard, cette étape n’a toujours pas été franchie à une échelle comparable.

Le béton qui respire, littéralement, illustre une leçon que l’exploration spatiale n’a toujours pas digérée : chaque matériau choisi pour construire un habitat clos devient lui-même un acteur chimique du système, capable de fausser un bilan d’oxygène pensé au gramme près. Les futures bases martiennes, si elles voient un jour le jour, devront composer avec cette même équation invisible.

Sources : earthlymission.com | agupubs.onlinelibrary.wiley.com