Pourquoi l’expérience Biosphère 2 a-t-elle manqué d’oxygène en plein désert de l’Arizona ?

Le contexte

Construite dans le désert de l’Arizona par la société privée Space Biosphere Ventures, Biosphère 2 est une immense structure de verre et d’acier totalement étanche, reproduisant à l’intérieur plusieurs écosystèmes miniatures — forêt tropicale, océan artificiel, désert, marécage et zone agricole — conçue pour fonctionner en circuit fermé, sans aucun échange d’air, d’eau ou de matière avec l’extérieur. Le nom du projet renvoie à la « Biosphère 1 », c’est-à-dire la Terre elle-même, l’ambition affichée étant de démontrer la possibilité de bâtir un jour des habitats autosuffisants sur la Lune ou sur Mars.

La décision

Le 26 septembre 1991, huit chercheurs, quatre hommes et quatre femmes, s’enferment volontairement à l’intérieur de la structure pour une mission prévue sur deux ans, se nourrissant exclusivement des cultures vivrières développées dans la zone agricole intérieure et respirant uniquement l’air recyclé par les écosystèmes végétaux de l’enceinte, sans aucun apport extérieur planifié.

La chute

Au cours des seize premiers mois de la mission, le taux d’oxygène à l’intérieur de la structure chute progressivement de 21 %, la concentration normale au niveau de la mer, à environ 14 %, un niveau comparable à celui rencontré à plus de 3 300 mètres d’altitude. Les membres de l’équipage souffrent de fatigue chronique, d’essoufflement et de troubles du sommeil liés à ce manque d’oxygène. Les analyses menées par la suite identifient la cause principale du phénomène : les micro-organismes présents dans le sol agricole particulièrement riche de la structure consomment l’oxygène bien plus vite que les plantes ne parviennent à le régénérer par photosynthèse, tandis qu’une partie du dioxyde de carbone produit réagit chimiquement avec le béton non protégé des structures internes au lieu de rester disponible pour les plantes. En janvier 1993, face à la dégradation de l’état de santé de l’équipage, les responsables du projet doivent se résoudre à injecter artificiellement de l’oxygène depuis l’extérieur, un geste qui contredit directement le principe fondateur d’autosuffisance totale de l’expérience.

Les conséquences

Au-delà de la crise d’oxygène, les populations d’insectes pollinisateurs de la structure s’effondrent également au cours de la mission, compromettant la reproduction de plusieurs espèces végétales, tandis que des espèces non désirées comme les fourmis folles prolifèrent de façon incontrôlée dans certains écosystèmes intérieurs. L’équipage achève néanmoins l’intégralité des deux années prévues, sortant de la structure en septembre 1993 en ayant survécu à l’ensemble de la mission malgré ces déséquilibres, mais l’objectif initial d’autosuffisance totale et permanente du système n’est, de l’aveu même des scientifiques impliqués, pas atteint.

Et depuis ?

Une seconde mission, lancée le 6 mars 1994 avec un nouvel équipage de sept personnes, tourne rapidement au conflit de gestion interne : le financier Ed Bass, principal bailleur de fonds du projet, place l’entreprise sous son contrôle direct et en confie la direction au banquier Steve Bannon — qui deviendra des décennies plus tard une figure politique américaine controversée — avec pour mission d’évincer les fondateurs historiques du programme. Le 4 avril 1994, deux anciens membres de la première mission, inquiets pour la sécurité du nouvel équipage, s’introduisent de force dans la structure avant l’aube, brisant une partie de sa paroi de verre et laissant entrer de l’air extérieur pendant une quinzaine de minutes, ce qui compromet définitivement l’étanchéité de l’expérience en cours. Cette seconde mission, que l’équipage choisit néanmoins de poursuivre, est finalement écourtée après cinq mois, dans un climat de poursuites judiciaires croisées entre les différentes parties. Biosphère 2 change ensuite plusieurs fois de gestionnaire avant d’être reprise en 2007 par l’université d’Arizona, qui la transforme en centre de recherche scientifique ouvert, consacré à l’étude du changement climatique et des écosystèmes, sans plus jamais chercher à recréer les conditions d’un enfermement humain total. L’expérience originale reste depuis un cas d’école cité dans l’enseignement des sciences environnementales pour illustrer à quel point les interactions entre le sol, l’air et le vivant, jugées prévisibles sur le papier, se révèlent en réalité d’une complexité extrême dès qu’il s’agit de les reproduire à l’identique dans un système totalement clos.