Univers SF question, documentation et étude de cas...

[invite5c78a09d]

Bonjour à tous.

Je m’appelle Jérémy, je suis illustrateur et game designer.
Voici un échantillon de mon ###############

Je suis en train de faire mûrir un univers de Science fiction pour développer une projet bande dessinée ou un autre média.

J'ai envie d'un résultat ayant une certaine crédibilité scientifique, je souhaiterais donc m'appuyer sur votre communauté pour m'aider à me documenter (lien sur ce forum, documentation), mais aussi répondre a des question et éprouver des pistes de réflexion...

j’espère que cet démarche intéressera certain d'entre vous.
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[invite5c78a09d]

Voici donc le premier cas.

Imaginons le colonisation d'une planète tellurique avec une atmosphère. Celle ci est beaucoup plus refroidi que la terre et elle est parcourue très en profondeur d'un grand réseau de grottes de tunnels etc... La surface n'est plus habitable et c'est donc dans le le sous sol que se développe la colonie.

Voici donc les questions de ce cas:
Quel sont les contraintes d'habitabilité de ce monde en 3 dimensions.
Gravité (est elle la même en surface et en sous sol), température (l'influence de la géothermie sur l'habitabilité d'une planète), pression atmosphérique etc...

[Deedee81]

Bonjour Jerrmy,

Il vaut mieux éviter un lien sur un serveur externe qui plus est qui fait un peu "auto-promotion", même si l'intention n'y était pas.

Si tu veux montrer quelques exemples, si c'est utile pour la discussion, je te propose de choisir quelques images et de les mettre en pièces joints dans un message (avec le petit bouton au-dessus quand tu rédiges).

Merci,


Concernant ta question, je dirais qu'il faut bien manger, donc des plantes, donc de la lumière, donc de l'énergie. L'énergie disponible est donc importante aussi (cela dépend évidemment de la civilisation en question et de son niveau technologique).

[invite5c78a09d]

Merci j'en prend note.

Du coup ce que tu dit revois a une autre question. Quelle serait l'alternative à la chlorophylle dans un environnement sans lumière. A quoi pourrais ressembler une jungle dans ces grottes ?

Je pense qu'il faut aussi penser a une météorologie spécifique à un environnement comme celui là:
Est ce que dans un réseau de cavernes (avec des caves à l’échelle d'un pays comme la France, des puis pouvant faire 1000 km de profondeur (planète à l’échelle proche de la terre)) il y a t'il un cycle de l'eau ? des vents ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Bluedeep]

Bonjour

Du coup ce que tu dit revois a une autre question. Quelle serait l'alternative à la chlorophylle dans un environnement sans lumière. A quoi pourrais ressembler une jungle dans ces grottes ?

Les seules exemples qu'on connaisse de cycle de vie complet sans lumière concernent certains fonds marins. (fumeur noirs, etc .). (pour autant que je le sache, les spécialistes corrigeront).

Les autres utilisent toujours une alimentation provenant d'un endroit ou quelque part dans la chaine alimentaire il y a de la lumière. (faune sous-marine des profondeurs dépendant des retombées de surface).

Je pense qu'il faut aussi penser a une météorologie spécifique à un environnement comme celui là:
Est ce que dans un réseau de cavernes (avec des caves à l’échelle d'un pays comme la France, des puis pouvant faire 1000 km de profondeur (planète à l’échelle proche de la terre)) il y a t'il un cycle de l'eau ? des vents ?

Il y a au moins un vrai géologue sur le forum, si il passe par là il te répondra surement.

Néanmoins, sur terre, si on excepte le cas des tunnels de lave, presque toutes les cavités (pour autant que je le sache) ont été formées par érosion hydrochimique et/ou hydraulique

[Deedee81]

Salut,

Certaines bactéries peuvent réduire le fer ou d'autres éléments comme source d'énergie. Ce n'est pas le plus puissant, mais ça permet à certaines communautés bactériennes de vivre dans les profondeurs de la Terre.

Il y a beaucoup d'activité de l'eau sous Terre. Par contre, les vents c'est un peu moins fréquent.
(j'ai fait pas mal de spéléologie à l'époque où mes genoux ne grinçaient pas encore en me levant ).
Les puits de mines doivent toujours être ventilés artificiellement.

[Bluedeep]

(j'ai fait pas mal de spéléologie à l'époque où mes genoux ne grinçaient pas encore en me levant ).

Je me contente des cavités noyées : pas de problème pour les genoux, juste pour les cuisses

[Amanuensis]

Certaines bactéries peuvent réduire le fer

Réduire?.....

ça permet à certaines communautés bactériennes de vivre dans les profondeurs de la Terre.

À ce que j'en comprends, les bactéries des roches vivent à partir de radicaux créés par la radioactivité.

[noir_ecaille]

Peut-être utiliser un métal en acceptateur final d'électron dans le processus d'oxydation de matières inorganiques. Possible. Mais cela implique une acidification conséquente -- donc a priori il vaut mieux que le microbe ou même un organisme pratiquant la symbiose avec ledit microbe, soi(en)t acidophile(s) ou au moins acido-tolérant(s). À noter qu'au contact de carbonates, cette acidification va dégager du CO₂. Pas super, comme cohabitation : nous on risque l'asphyxie si la pression partielle en CO₂ devient trop importante.

De même ça risque de pécher pour la production de dioxygène en suffisance quant à une colonie humaine, ou simplement tout espèce dépendant de ce gaz.

Avec un peu de bio-ingénierie, il faudrait créer une souche capable réduire le CO₂ en oxydant les métaux. Le problème c'est trouver l'énergie qui permette cet exploit. La lithotrophie est très peu rentable et procède à énormément de réactions chimiques pour pouvoir extraire de l'énergie et la transférer sur un vecteur (l'ATP, ça vous parle ?). De ce que je connais, c'est plutôt le dioxygène libre qui oxyde directement les métaux, en plus.

Il faut donc peut-être recycler nous-même le CO₂ via des procédés plus classiques comme dans certaines plongées sans bubulle.


Pour l'énergie, on peut avoir des centrales hydrothermiques.

[noir_ecaille]

Petite correction...

Il faut donc peut-être capturer nous-même le CO₂ via des procédés plus classiques comme dans certaines plongées sans bubulle. Le recyclage en carbone + dioxygène demandera des procédés industriels énergivores. Ce pourra aussi bien être un genre d'électrolyse directe à partir de l'eau, puis recombinaison du dihydrogène avec le CO₂ en réacteur à haute pression pression ; qu'un bioreacteur avec lampes à UV électriques.

[Amanuensis]

Peut-être utiliser un métal en acceptateur final d'électron dans le processus d'oxydation de matières inorganiques. Possible.

Pardon??? Un accepteur final d'électron est l'oxygène, un oxydant. Les métaux sous forme métallique sont des réducteurs, ils fournissent des électrons. Vous proposez d'utiliser des oxydes de métal?

Avec un peu de bio-ingénierie, il faudrait créer une souche capable réduire le CO₂ en oxydant les métaux. Le problème c'est trouver l'énergie qui permette cet exploit.

Il serait surtout de trouver le métal non oxydé!

Pour l'énergie, on peut avoir des centrales hydrothermiques.

C'est quoi?

[invite5c78a09d]

Hello

merci à tous pour toutes ces réponses fascinantes.
Je ne m'imaginais pas qu'autant de monde se prêterais au jeu !
Noir_écaille tu m'as donné plusieurs pistes de réflexion. Je devrais évidement approfondir tout ça car je suis habitué a un degré de vulgarisation plus élevé. mais franchement c'est exactement ce que je recherche, des pistes de réflexions pointues. Alors merci encore.

Voici quelques éléments pour développer le cas de cette planète :

La planète avait déjà un écosystème avant sa colonisation. (donc sédimentation organique) (atmosphère à oxygène due aux anciennes forêts) (mais pas d’ingénierie génétique pour le moment)

On peut imaginer une planète de type continental/océanique qui en se refroidissant aurait absorbée son eau créant des mer souterraines et toute une érosion profonde à l'origine de ces galerie.

La vie se serait donc adaptée au monde souterrain et aurait colonisée celui-ci.

Les puis géants partant de la surface peuvent être considérés comme des oasis à l'écosystème plus classique avec photosynthèse.

Sinon pour en revenir au microclimat et cycle de l'eau souterrain, ce qui m'a fait penser à cela c'est que : J'ai entendu un jour que le dôme, du musé, du tristement célèbre projet Germania, avait des dimension si vaste que la condensassions a son sommet pouvait faire qu'il y ai des "précipitation"...
Voila cela m'a fait imaginer des grottes si vastes qu'elles auraient développée une sorte de "climat clôt". en imaginant qu'il y ai par exemple des variables de température dues à des activités volcanique.

[Amanuensis]

La vie se serait donc adaptée au monde souterrain et aurait colonisée celui-ci.

Sans source d'énergie importante, ce n'est pas crédible.

[Bluedeep]

J'ai entendu un jour que le dôme, du musé, du tristement célèbre projet Germania, avait des dimension si vaste que la condensassions a son sommet pouvait faire qu'il y ai des "précipitation"...

Le dôme du projet de Speer était certes (très) impressionnant; mais on ne voit pas trop bien en quoi il poserait plus de problèmes de ce point de vue que le VAB utilisé par la NASA depuis l'assemblage des trains spatiaux Apollo (hormis les problèmes de construction, mais qui n'avaient rien d’insurmontables).

[noir_ecaille]

Oui oui, un oxyde métallique puisque sinon on ne peut en effet l'utiliser comme oxydant / accepteur final d'électron. C'est l'idée.

Et en effet il est compliquer de trouver des métaux non oxydés dans la lithosphère. Mais de toute façon je ne pense pas que ce soit même énergétiquement favorable, comme couplage oxydatif (CO₂/C, métal réduit/métal oxydé). Donc je pense qu'on a peu de chance de fabriquer de tels microbes, sauf à s'autoriser un brin de magie -- ça reste de la fiction quand même

J'ai dit un truc un peu bizarre, tournant autour du bon mot : géothermie, ça vous parle plus ?

[Amanuensis]

J'ai dit un truc un peu bizarre, tournant autour du bon mot : géothermie, ça vous parle plus ?

Oui. J'aurais pu y penser...

[noir_ecaille]

EDIT : J'ai mis trop de temps à poster...


Pour un écosystème en l'absence de lumière, il sera de toute évidence basé sur la chimiotrophie -- organotrophie et lithotrophie. Espérer un écosystème complexe à "macrofaune", c'est envisageable mais avec des organites méthanogènes en guise de mitochondrie. Par contre j'y vois difficilement de la place pour du dioxygène libre. Je vous rassure, on a même trouvé dans certaines fosses anoxyques de notre chère Terre quelques uns de ces eucaryotes exotiques. En théorie et en l'absence de dioxygène atmosphérique, ils pourraient éventuellement/peut-être prendre l'ascendant et dominer la biosphère.

L'eau ne sera pas absorbée "plus tard" par la croûte, du moins pas plus qu'à la formation de ladite croûte. C'est question de densité des roches, etc. Si l'eau de surface disparaît, c'est qu'elle s'avapore et on risque alors une planète tectoniquement morte comme Vénus, avec épisodiquement un volcanisme global/mondial. Il faut donc s'attendre à une atmosphère dégradée/érodée.

Pour des galeries, elles peuvent résulter d'une dégradation acide acide en vase clos. L'eau emporte alors les solutés, et des grottes immergées se font "jour". Possibilité aussi de grottes alcalines, avec l'eau remontant du manteau profond.

[Amanuensis]

Pour un écosystème en l'absence de lumière, il sera de toute évidence basé sur la chimiotrophie -- organotrophie et lithotrophie.

Ce ne sont pas des sources d'énergie.

Faut d'abord identifier le couple source/puits d'énergie, et ensuite voir les modalités d'exploitation.

Pour le vivant sur Terre actuellement, c'est simple, le couple est flux solaire/flux radiatif IR de la Terre.

Que proposer à la place?

[noir_ecaille]

Plutôt une atmosphère érodée à la réflexion. Parce que sinon si c'est à cause d'un emballement à la vénusienne, la croûte planétaire sera tellement malmenée et par la radiation depuis le coeur, et par l'effet de serre, que la vie ne pourra pas s'y développer, ni même y survivre "après coup".

[noir_ecaille]

Que proposer à la place?

Déjà rien n'interdit de conserver le flux radiatif, encore que je ne perçois pas bien son utilisation par des microbes...

Sinon...

Exemple de chimiolithoautotrophe : Nitrobacter. Ce n'est pas ce qu'on qualifierait de modèle de rentabilité énergétique par comparaison avec le bilan d'un organisme photosynthétique, mais à coût sûr ça fonctionne sans lumière. Par ailleurs l'oxydation de substrat inorganique peut reposer sur des couplages avec la respiration anaérobie (= à partir de composés simples présentant des atomes d'oxygènes tels que nitrate, nitrite, sulfate, sulfite, carbonate, etc). De cette cascade de couplages, on peut tirer in fine de l'énergie stockable sur ATP.

Ça relève un peu de l'exploit, c'est très long comme processus biologique pour tirer de l'énergie utilisable, ça demande des conditions environnementales à la fois stables côté physique, et riches côté substrats chimiques. Mais c'est tout à fait réaliste.

[ansset]

bonjour,
tout dépend de la profondeur du monde souterrain.
si cela reste dans le haut du manteau, je pense que le pb des radiations ne se pose pas.
quand à l'énergie, s'agissant d'une planète colonisée, on peut supposer qu'il existe des moyens technologique de production d'énergie, et donc de lumière artificielle controlée.
et la géothermie a aussi été bien justement mentionnée aussi.
De fait, je ne vois pas de contraintes à priori rédhibitoire au concept. ( s'il a suffisamment de nappes d'eau )
A part peut être l'oxygène.
cordialement.

[noir_ecaille]

Oui, c'est vraiment le dioxygène libre que je vois mal généré de façon naturelle dans un tel milieu/écosytème.

Il faudra sans aucun doute en passer par une ingénierie "atmosphérique" pour le produire, et par ailleurs contrôler/maîtriser la composition de l'air respiré.

[Amanuensis]

Déjà rien n'interdit de conserver le flux radiatif,

??? "En l'absence de lumière" ???

Exemple de chimiolithoautotrophe : Nitrobacter. Ce n'est pas ce qu'on qualifierait de modèle de rentabilité énergétique par comparaison avec le bilan d'un organisme photosynthétique, mais à coût sûr ça fonctionne sans lumière. Par ailleurs l'oxydation de substrat inorganique peut reposer sur des couplages avec la respiration anaérobie (= à partir de composés simples présentant des atomes d'oxygènes tels que nitrate, nitrite, sulfate, sulfite, carbonate, etc). De cette cascade de couplages, on peut tirer in fine de l'énergie stockable sur ATP.

Encore une fois, vous parlez d'un processus, pas de la SOURCE d'énergie.

Quelle est cette SOURCE dans le cas que vous exposez? Où passe l'augmentation d'entropie (le puits énergétique) ?

[mais à coût sûr ça fonctionne sans lumière.

Et pourtant si...

[ansset]

??? "En l'absence de lumière" ???
...

la clé initiale est évidemment l'énergie, ( capacité à en produire )
mais si ce point est acquis, je ne vois pas ou est le pb de la lumière.

[Amanuensis]

Oui, c'est vraiment le dioxygène libre que je vois mal généré de façon naturelle dans un tel milieu/écosytème.

Et pour cause. La production de dioxygène demande de la consommation d'énergie, et donc une source d'énergie. En fait c'est un vecteur énergétique, quand couplé avec un réducteur.

Et, oh miracle, la production de dixoxygène fournit en général un réducteur!

Le schéma du VECTEUR d'énergie est :

oxyde + énergie -> réducteur + dioxygène d'un côté et réducteur + dioxygène -> oxyde + énergie, de l'autre, avec possibilité (c'est la notion de vecteur) de transport et/ou stockage(1) entre les deux étapes.

(1) Y compris pendant des millions d'années...

La question reste l'origine de l'énergie dans la première étape. Elle ne peut pas être la seconde!

[noir_ecaille]

Mais c'est le couplage d'oxydations, ce puits qui vous chagrine

Elle est là, l'augmentation entropique.

Quant à l'oxygène, si vous parlez de dioxygène, il n'est même pas obligatoire. La respiration de carbonate vers le méthane en est un exemple.

[Amanuensis]

Je ne dois pas être assez clair, les réponses sont à côté de la plaque.

[Amanuensis]

Quant à l'oxygène, si vous parlez de dioxygène, il n'est même pas obligatoire. La respiration de carbonate vers le méthane en est un exemple.

Détaillez le cas, avec équations chimiques et énergie entrante et sortante, cycles complets (tous atomes régénérés).

[noir_ecaille]

J'en suis désolée Qu'est-ce qui n'est pas satisfaisant ?

Détaillez le cas, avec équations chimiques et énergie entrante et sortante, cycles complets (tous atomes régénérés).

Ça risque de prendre un long moment ! Ce n'est pas que je ne sache pas les écrire, mais va falloir que je révise un brin des couples oxydatifs, et je n'ai jamais calculer/mesurer l'enthalpie des processus biochimiques que je connais.

[invite5c78a09d]

Le dôme du projet de Speer était certes (très) impressionnant; mais on ne voit pas trop bien en quoi il poserait plus de problèmes de ce point de vue que le VAB utilisé par la NASA depuis l'assemblage des trains spatiaux Apollo (hormis les problèmes de construction, mais qui n'avaient rien d’insurmontables).

Ce n'est pas tan un problème, qu'un exemple pour illustrer l'hypothèse d'un microclimat naturel dans un l'environnement fermée des supergrottes.

Sans source d'énergie importante, ce n'est pas crédible.

J'ai dit un truc un peu bizarre, tournant autour du bon mot : géothermie, ça vous parle plus ?

Je pensais aussi à quelque chose comme cela. Quelqu'un d'autre a parlé de radioactivité...