Le 26 septembre 1991, huit volontaires s’enfermaient pour deux ans dans un écosystème fermé de 1,27 hectare en Arizona. Le taux d’oxygène y a chuté de 21 % à 14 % en seize mois, un phénomène longtemps mystérieux que le géochimiste Jeff Severinghaus a fini par attribuer au béton frais des murs.
L’expérience de Biosphere 2, menée dans le désert de l’Arizona près d’Oracle, représentait à l’époque un galop d’essai grandeur nature pour une future colonie spatiale. Allen. La porte de cette structure géante en verre et acier s’est refermée le 26 septembre 1991 derrière huit volontaires décidés à vivre deux ans sans aucun échange de matière avec l’extérieur.
Cinq biomes et une chute inquiétante de l’oxygène
La structure s’étend sur 1,27 hectare et abrite cinq biomes sauvages recréés : une forêt tropicale, un océan avec récif corallien, une zone de mangrove, une savane et un désert, auxquels s’ajoutent une zone agricole et un habitat humain. Selon les sources, l’atmosphère intérieure a commencé à se dégrader sérieusement après seize mois de confinement. Le taux d’oxygène, qui s’établissait initialement à environ 21 %, a chuté pour atteindre 14 % — ou 14 % selon les rapports officiels. Cette raréfaction correspondait aux conditions respiratoires ressenties à environ 4 000 mètres d’altitude.
Les participants, surnommés les biospherians, ressentaient physiquement ce manque d’air au quotidien. Ils montaient les escaliers essoufflés et devaient parfois s’interrompre en pleine phrase pour reprendre leur souffle. Face à cette situation critique, l’équipe a dû se résoudre à injecter de l’oxygène extérieur à plusieurs reprises, notamment en janvier 1993 et en août de la même année, brisant ainsi la règle du confinement total.
Le rôle insoupçonné du béton frais dans le dôme
Pendant longtemps, la cause de cette baisse est restée inexpliquée, d’autant que le dioxyde de carbone ne grimpait pas en proportion de la respiration des occupants. La réponse est venue en 1994 grâce aux travaux du géochimiste Jeff Severinghaus, du Lamont-Doherty Earth Observatory, épaulé par Wallace Broecker de l’université Columbia. L’analyse isotopique a démontré que le coupable n’était ni les plantes ni les humains, mais le béton de la structure elle-même.
Le mécanisme chimique reposait sur une réaction en deux temps. D’une part, les micro-organismes du sol, très riches en matière organique dans les zones de forêt tropicale et de savane, consumaient l’oxygène à un rythme élevé tout en rejetant du dioxyde de carbone. D’autre part, ce surplus de CO2, au lieu d’être transformé en oxygène par la photosynthèse des plantes, réagissait directement avec l’hydroxyde de calcium contenu dans le béton encore en phase de durcissement. Ce processus de carbonatation formait du carbonate de calcium, piégeant durablement le carbone et l’oxygène dans les murs à un rythme mesuré entre 0,23 et 0,31 gramme par mètre carré et par heure.
L’avenir de Biosphere 2 sous l’égide de l’université de l’Arizona
Après la dissolution de Space Biosphere Ventures en 1994 et une période de gestion par l’université Columbia, le site a été repris pour la recherche par l’université de l’Arizona en 2007, avant d’en prendre la pleine possession en 2011 avec un don supplémentaire de 30 millions de dollars d’Ed Bass. Aujourd’hui, la structure n’est plus hermétique et sert de laboratoire pour étudier le changement climatique, les forêts tropicales et les récifs coralliens.
Trente ans plus tard, aucun autre monde de cette taille n’a été refermé sur des humains. Biosphere 2 demeure le plus grand système écologique clos jamais créé, rappelant aux concepteurs de futures bases spatiales que chaque matériau de construction agit comme un composant chimique actif capable de modifier l’équilibre d’un habitat fermé.