Mars possède une atmosphère ténue composée principalement de dioxyde de carbone (environ 95 %), avec seulement des traces d'oxygène (environ 0,13 %). En comparaison, l'atmosphère terrestre contient environ 21 % d'oxygène. Cela rend l'air martien irrespirable pour les humains sans intervention technologique.
Le rover Perseverance de la NASA, qui a atterri sur Mars en février 2021, transporte un instrument appelé MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment). MOXIE a démontré avec succès la capacité d'extraire de l'oxygène du CO2 martien, produisant environ 10 grammes d'oxygène par heure. Cette technologie pourrait être étendue pour soutenir les missions humaines.
Pour qu'un équipage de quatre personnes survive sur Mars, la NASA estime qu'environ 25 tonnes métriques d'oxygène seraient nécessaires sur une période de deux ans. Cela inclut l'oxygène pour la respiration et pour le propergol des fusées afin de retourner sur Terre. Les plans actuels impliquent l'utilisation de dispositifs de type MOXIE pour générer de l'oxygène à partir de l'atmosphère.
D'autres défis incluent la faible pression atmosphérique (environ 0,6 % de celle de la Terre), qui ferait bouillir les fluides corporels sans combinaison pressurisée, et l'absence de champ magnétique, exposant la surface à un rayonnement solaire et cosmique nocif. Tout habitat humain devrait être pressurisé, blindé et équipé de systèmes de survie.
Bien que Mars ait abondamment de dioxyde de carbone, le processus d'extraction de l'oxygène est énergivore. Les futures missions dépendraient probablement de l'énergie nucléaire ou de grands panneaux solaires pour faire fonctionner les générateurs d'oxygène. Malgré ces obstacles, l'expérience MOXIE prouve que produire de l'air respirable sur Mars est techniquement réalisable.
