La plupart des scientifiques prédisent que dans environ un milliard d'années, le rayonnement sans cesse croissant du soleil aura brûlé la Terre au-delà de l'habitabilité. Un groupe de chercheurs de Caltech a étudié un mécanisme qui ferait en sorte que toute planète contenant des organismes vivants reste habitable plus longtemps que prévu, doublant peut-être la durée de vie. Cela semble être une bonne nouvelle pour les futurs habitants de la Terre, mais aussi, ce mécanisme pourrait augmenter les chances que la vie ailleurs dans l'Univers ait le temps de progresser vers des niveaux avancés.
Les chercheurs disent que la pression atmosphérique est un régulateur climatique naturel pour une planète terrestre avec une biosphère. Actuellement et dans le passé, la Terre a maintenu ses températures de surface grâce à l'effet de serre. Il y avait 1 milliard d'années auparavant, il y avait plus de CO2 et d'autres gaz à effet de serre dans l'atmosphère, ce qui était une bonne chose. Sinon, la Terre aurait pu être un glaçon gelé. Mais à mesure que la luminosité et la chaleur du soleil augmentaient en vieillissant, la Terre a naturellement fait face en réduisant la quantité de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, réduisant ainsi l'effet de réchauffement et rendant la surface de la planète confortablement habitable.
Contrairement à ce que prétendent la plupart des scientifiques, le professeur de Caltech, Joseph L. Kirschvink, dit que la Terre pourrait être proche du point où il ne reste plus assez de dioxyde de carbone pour réguler les températures en utilisant cette même procédure. Mais ne vous inquiétez pas, il existe un autre mécanisme en cours qui pourrait fonctionner encore mieux pour réguler les températures sur Terre, en maintenant notre planète d'origine confortable pour la vie encore plus longtemps que quiconque ne l'avait prédit.
Dans leur article, Kirschvink et ses collaborateurs, le professeur Caltech Yuk L. Yung, et les étudiants diplômés King-Fai Li et Kaveh Pahlevan montrent que la pression atmosphérique est un facteur qui ajuste la température mondiale en élargissant les lignes d'absorption infrarouge des gaz à effet de serre. Leur modèle suggère qu'en réduisant simplement la pression atmosphérique, la durée de vie d'une biosphère peut être prolongée d'au moins 2,3 milliards d'années dans le futur, soit plus du double des estimations précédentes.
Les chercheurs utilisent une analogie de «couverture» pour expliquer le mécanisme. Pour les gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone serait représenté par les fibres de coton constituant la couverture. «Le tissu de coton peut avoir des trous, ce qui permet à la chaleur de s'échapper», explique Li, l'auteur principal du document.
«La taille des trous est contrôlée par la pression», explique Yung. «Serrez la couverture», en augmentant la pression atmosphérique, «et les trous deviennent plus petits, donc moins de chaleur peut s'échapper. Avec moins de pression, les trous deviennent plus grands et plus de chaleur peut s'échapper », dit-il, aidant la planète à évacuer la chaleur supplémentaire générée par un soleil plus lumineux.
La solution consiste à réduire sensiblement la pression totale de l'atmosphère elle-même, en éliminant des quantités massives d'azote moléculaire, le gaz en grande partie non réactif qui constitue environ 78% de l'atmosphère. Cela régulerait les températures de surface et permettrait au dioxyde de carbone de rester dans l'atmosphère pour soutenir la vie.
Cela ne devrait pas être fait de manière synthétique - cela semble se produire normalement. La biosphère elle-même prend de l'azote de l'air, car l'azote est incorporé dans les cellules des organismes au fur et à mesure de leur croissance et est enterré avec eux lorsqu'ils meurent.
En fait, «cette réduction de l’azote est peut-être déjà en train de se produire», dit Pahlevan, et qui s’est produite au cours de l’histoire de la Terre. Cela suggère que la pression atmosphérique de la Terre pourrait être plus basse maintenant qu'elle ne l'était auparavant dans l'histoire de la planète.
La preuve de cette hypothèse peut venir d'autres groupes de recherche qui examinent les bulles de gaz formées dans les laves anciennes pour déterminer la pression atmosphérique passée: la taille maximale d'une bulle en formation est limitée par la quantité de pression atmosphérique, des pressions plus élevées produisant des bulles plus petites, et vice versa.
S'il était vrai, le mécanisme pourrait également se produire sur n'importe quelle planète extrasolaire avec une atmosphère et une biosphère.
"Avec un peu de chance, à l'avenir, non seulement nous détecterons des planètes semblables à la Terre autour d'autres étoiles, mais nous apprendrons quelque chose sur leur atmosphère et les pressions ambiantes", dit Pahlevan. "Et s'il s'avère que les planètes plus anciennes ont tendance à avoir des atmosphères plus minces, cela indiquerait que ce processus a une certaine universalité."
Les chercheurs espèrent que les atmosphères d'exoplanètes pourront être étudiées pour voir si cela se produit sur d'autres mondes.
Et si la durée de l'habitabilité pouvait être plus longue sur notre propre planète, cela pourrait avoir des implications pour trouver une vie intelligente ailleurs dans l'Univers.
«Il n’a pas fallu très longtemps pour produire la vie sur la planète, mais il faut beaucoup de temps pour développer une vie avancée», explique Yung. Sur Terre, ce processus a pris quatre milliards d'années. «L'ajout d'un milliard d'années supplémentaires nous donne plus de temps pour nous développer et plus de temps pour rencontrer des civilisations avancées, dont la propre existence pourrait être prolongée par ce mécanisme. Cela nous donne l'occasion de nous rencontrer. »
Sources: Papier, Pression atmosphérique en tant que régulateur naturel du climat pour une planète terrestre avec une biosphère, Caltech
