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Tempête dans Seul sur Mars : une proto-Force cachée ?

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Des scientifiques l’attestent : Seul sur Mars est basé sur de la « vraie science ». Le roman et le film sont réalistes. Pas comme Star Wars. Parce que, voyez-vous, un monde où des guerriers chelous manipulent avec la pensée des objets à distance, c’est tout sauf crédible. Or, dans Seul sur Mars, une scène remporte la palme de l’improbabilité scientifique : la tempête qui a déclenché toute l’intrigue (Wark Watney laissé pour mort sur Mars). Tout géophysicien « martien » vous le dira : le vent le plus rapide n’y fera pas plus de dégâts qu’une petite brise. Mais qu’est-ce qui a pu causer cet ouragan ? Une solution possible : l’atmosphère martienne de Seul sur Mars est dotée d’une proto-Force similaire à celle des Jedi dans Star Wars. Une proto-Force ? Quel délire ! Non, pas du tout. Laissez-moi vous l’expliquer.

Crédit: Twentieth Century Fox.

Crédit: Twentieth Century Fox.

Un petit calcul : vent « martien » versus vent « terrien »

D’abord (pour faire sérieux), faisons un peu de physique. Sur la planète rouge, les vents martiens peuvent être extrêmement rapides et atteindre des vitesses supérieures à 160 km/h. Cependant, Mars a beaucoup moins d’atmosphère que la Terre. Ce qui veut dire que l’air y est moins dense. Pour une même vitesse, un « volume de vent » sur Mars exerce sur un objet quelconque une pression beaucoup moindre que ce même volume sur Terre. On quantifie cette pression par la grandeur suivante : la pression dynamique. La pression dynamique est la pression exercée par un fluide en mouvement. Plus cette pression est grande, plus le vent est puissant et plus il peut faire des dégâts. La pression dynamique dépend de la vitesse du vent, mais aussi de la masse du fluide par unité de volume. Si la pression dynamique est représenté par q, on peut le formuler mathématiquement de cette façon :

(1)\, q = \frac{\rho}{2} v^2,

où \rho est la masse du fluide par unité de volume (masse volumique) et v la vitesse du vent.

Or il se trouve que la pression atmosphérique à la surface de Mars est plus de 100 fois plus légère que celle à la surface de la Terre et la température à la surface de Mars et de la Terre sont très différentes entre les deux planètes (600 pascals sur Mars alors qu’elle approche 100 000 pascals sur Terre). Une telle différence de pression n’est pas sans conséquence sur la valeur de la pression dynamique q pour une même vitesse du vent v.

Posons l’affirmation suivante : un vent martien de 160 km/h fait autant d’effet, en terme de pression dynamique, qu’une petite brise sur Terre.

Pour la démontrer, on va exprimer la masse volumique \rho de l’atmosphère en fonction des paramètres physiques puis les insérer dans l’équation (1) pour pouvoir comparer les deux planètes. Comme paramètres physiques, nous avons la pression atmosphérique P et la température T. On tient aussi compte de la composition des atmosphères de la Terre et de Mars. L’atmosphère de Mars est presque totalement composée de dioxyde de carbone (CO2), dont les molécules sont plus lourdes le poids moyen des molécules de l’air. Nous exprimons ce poids moyen en masse molaire m_m, c’est-à-dire la masse d’une mole de molécules. Une mole vaut environ 6 x 10^{23} molécules. Cela semble beaucoup, mais sachez que 6 x 10^{23} molécules de dioxyde de carbone (CO2), donc, une mole de CO2, ne fait que 44 grammes (0,044 kg), et le même nombre de molécules d’air fait environ 28 grammes (0,028 kg).

Les valeurs des paramètres physiques mentionnés sont présentées dans le tableau ci-dessous. Elles sont exprimées dans le système d’unité international.

Source : Wikipédia
Pression atmosphérique P (Pa) Température T (K) Masse molaire mm (kg/mol)
Terre 100 000 288 0,028
Mars 600 210 0,044

Ces trois paramètres vont être très utiles, car, comme l’atmosphère est un fluide gazeux, \rho dépend de la pression, de la température et de la masse molaire.  Comme approximation, on peut considérer l’atmosphère d’une planète comme étant un gaz parfait, c’est à dire un gaz dont les molécules qui la composent ne perdent pas d’énergie lorsqu’elles sont en collision. Cette approximation facilite les calculs, car, dans un gaz parfait, la masse volumique est directement proportionnelle à la pression atmosphérique P et à l’inverse de la température 1/T. La relation entre masse volumique, pression et température d’un gaz parfait est appelé la loi des gaz parfait. On exprime souvent cette loi en fonction du nombre de molécules n divisé par le volume V d’un gaz :

(2)\, \frac{n}{V} = \frac{P}{R T}.

où R est la constante des gaz parfaits (qui vaut 8.314 J/mol/K). Pour un gaz de masse molaire m_m, on peut retrouver la masse volumique \rho par la relation suivante :

(3)\, \rho = \frac{n}{V} m_m,

ou, en d’autres mots,

(4)\, \frac{n}{V} = \frac{\rho}{m_m}.

Nous pouvons ainsi formuler la loi des gaz parfaits en fonction de la masse volumique, en utilisant les équations (2) et (4) :

(5)\, \frac{\rho}{m_m} = \frac{P}{R T}.

En combinant les équations (1) et (5), nous pouvons exprimer la pression dynamique q en fonction de la pression et de la température :

(6)\, q = \frac{1}{2} \frac{P}{R T} m_m v^2.

Pour une même vitesse v, quel serait le rapport de la pression dynamique q de la Terre sur celle de Mars ? En ajoutant dans l’équation (6) les indices T pour la Terre et M pour Mars on obtient comme rapport :

(7)\, \frac{q_T}{q_M} = \frac{\frac{1}{2} \frac{P_T}{R T_T} (m_m)_T v^2}{\frac{1}{2} \frac{P_M}{R T_M} (m_m)_M v^2} = \frac{\frac{P_T}{T_T} (m_m)_T}{\frac{P_M}{T_M} (m_m)_M} = \frac{P_T}{P_M} \frac{T_M}{T_T} \frac{(m_m)_T}{(m_m)_M}

Insérons les données du tableau ci-dessus dans l’équation (7). On obtient un rapport de pressions dynamiques terrien et martien de 80 environ. Comme la pression dynamique est proportionnelle au carré de la vitesse, le vent martien doit être 9 fois plus rapide (\approx \sqrt{80}) pour générer la même pression dynamique que sur Terre. Ainsi, un vent de 160 km/h sur Mars génère autant de pression dynamique qu’une brise de 18 km/h sur Terre. Bref, pas de quoi soulever des tonnes.

Une proto-Force dans Seul sur Mars ?

Dans le monde de Seul sur Mars, le vent peut souffler assez fort pour soulever et détruire des gros objets, enterrer un rover martien sous la poussière, et même causer d’une « grande migration de patates martiennes » sur toute la planète (du moins selon Mark Watney).

Pour qu’un vent puisse y faire tant de dégâts, il n’y a que deux solutions possibles. La première, c’est qu’il y a bien plus d’atmosphère dans Seul sur Mars qu’aujourd’hui. Or, cette option n’est pas envisageable. Mark Watney le mentionne lui-même : « l’atmosphère [de Mars] est très fine, moins d’un pourcent de la pression sur Terre. » En outre, les scènes de sauvetage ne peuvent marcher sans envisager une atmosphère martienne très fine ([SPOILER] Mark Watney a du quitter la planète dans une capsule sans toit. Cela n’est possible que si l’atmosphère de Mars est très ténue.)

La deuxième solution est par contre plus simple. Il suffit de supposer l’existence d’une proto-Force dans l’atmosphère de Mars. Grâce à cette proto-Force, le vent peut pousser plus fort que ne le permettent les lois de la physique. Par exemple, il pourrait lancer un pieu sur Mark Watney et le soulever du sol. De tels mouvements n’est pas sans rappeler ce que peuvent faire les Jedi avec la Force. (Rappelez-vous par exemple de la bataille de Luke Skywalker contre Dark Vador dans l’Empire contre-attaque où ce dernier lançaient tout et n’importe quoi avec la Force sur son adversaire.)

La similitude est plausible, non ? Or, pour que cette proto-Force devienne la Force il faudrait qu’Elle soit disponible partout, dans tout l’univers. Du coup, loin d’être de l’anticipation réaliste, l’histoire « cachée » de Seul sur Mars serait celle de l’origine de la Force. Au début d’exploration spatiale, on découvre sur Mars un phénomène inexplicable : un vent particulièrement puissant malgré la faible atmosphère. Plus tard, l’humanité apprendra à maîtriser cette proto-Force martienne (intégrée dans des « midichloriens »?). Avec d’autres espèces intelligentes, elle créera des écoles martiales et spirituelles basées sur cette proto-Force. Enfin, elle s’en servira pour maintenir l’ordre social, ou la détruire. Un prélude à une grande épopée dans une galaxie lointaine, très lointaine.

Bien sûr, on pouvait aussi modifier légèrement le scénario de Seul sur Mars, avec une planète Mars dont l’atmosphère serait plus importante qu’aujourd’hui. Mais ce sera l’objet d’un prochain article.

Bonus

Toujours pas convaincus par ma thèse? Et si je vous dit que, dans Seul sur Mars, la Face de Mars ressemblerait à ça ?

Face de Mars en forme de Dark Vador

Crédit : Le Binh Tu, Walt Disney Studio Motion Pictures

Si l’on compare avec la vraie Face de Mars, on aurait ça :

Comparaison face de Mars originale avec celle en forme de Dark Vador

Crédit : Le Binh Tu, Walt Disney Studio Motion Pictures

Alors ? (Article rédigée par une fan de Star Wars. Mea culpa de l’auteure.)

[Mise à jour 10/12/2015] Suite à la discussion ci-dessous, je conclus qu’une troisième hypothèse est possible : la proto-Force de Seul sur Mars signe l’épilogue de Star Wars plutôt que son prélude. Ainsi, nous vivrions dans un monde où la Force n’existerait presque plus, sauf sur Mars. D’où l’image de l’armure de Dark Vador ci-dessus.

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5 réponses à Tempête dans Seul sur Mars : une proto-Force cachée ?

  1. Teknovore dit :
    10 décembre 2015 à 10 h 03 min

    Héhé, belle analyse! J’aime beaucoup. Néanmoins Star Wars est censé se passer dans une galaxie lointaine il y a bien longtemps. Du coup je crains fort que Seul sur Mars ne puisse pas en être une préquelle ^^

  2. Santifike dit :
    10 décembre 2015 à 13 h 47 min

    Il y a bien longtemps ? 🙂 Il me semble que l’on ait pas indiqué de référence temporelle précise dans la saga de Star Wars. Le « Il était une fois » pourrait très bien se passer dans le futur, non ? ^^ Néanmoins, si l’on se réfère aux nombreux Wiki de Star Wars, les midichloriens proviendrait d’une planète au centre de la Galaxie. Mais rien n’empêche le fait qu’elles viendraient auparavant d’une autre planète. Et pourquoi pas Mars ? 😀

    • Teknovore dit :
      10 décembre 2015 à 19 h 30 min

      C’est un exemple de « lost in translation » : dans la version originale Star Wars commence par « A long time ago in a galaxy far, far away » 😉

      • Santifike dit :
        10 décembre 2015 à 22 h 49 min

        Je maintiens ma position. ^_^ Rien ne dit que l’on raconte l’histoire à nous les Terriens du XXe-XXIe siècle. Je pense qu’ils s’agit plutôt d’une histoire de Jedi sur l’Ancien Temps, dans une Galaxie lointaine 😛
        Mais tu as raison. Cette proto-Force martienne peut plutôt être l’épilogue de Star Wars (et on voit un reste de l’armure de Dark Vador sur Mars). C’est un peu triste, mais c’est une possibilité, vu le peu de précision temporelle. 😉