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L’atmosphère de la Terre primitive était moins propice à la foudre qu’on ne le pensait

Crédits : CC BY 2.0.

Les décharges de foudre de l’atmosphère primitive auraient été moins nombreuses que ne le laissaient penser les travaux précédents. C’est en tout cas ce que rapporte une étude récemment parue dans la revue Geophysical Research Letters. Ces résultats ont des implications pour les mécanismes de genèse des premières molécules précédant l’apparition de la vie sur Terre.

Les célèbres expériences de Miller et Urey effectuées au début des années 1950 ont conduit à la théorie selon laquelle les premiers composés prébiotiques, comme les acides aminés et les acides carbonés, ont été catalysés par l’électricité atmosphérique, plus précisément par les décharges de foudre survenues dans l’atmosphère primitive il y a quelque 3,8 milliards d’années.

Toutefois, ces expériences reposent sur l’hypothèse d’une atmosphère essentiellement composée de méthane et d’ammoniac. Or, de nouveaux travaux ont montré que si l’on considère le cas plus réaliste d’une atmosphère faite de dioxyde de carbone et d’azote, on constate que la propension à générer des décharges de foudre est sensiblement diminuée.

Une initiation de la foudre plus difficile que prévu

« En fait, dans une atmosphère riche en azote et en carbone, il faut des champs électriques plus puissants pour qu’une décharge se déclenche », indique Christioph Köhn, auteur principal de la nouvelle étude.

orage éclair foudre
Crédits : Pixabay.

Avec ses collègues, le chercheur a effectué un ensemble de simulations à haute résolution portant sur la probabilité de voir apparaître une décharge, et ce, pour plusieurs types de compositions atmosphériques. En pratique, cette phase d’initiation demande de modéliser un phénomène d’avalanche électronique.

Les résultats ont montré que la capacité à initier une décharge était environ trente pour cent inférieure par rapport à une atmosphère constituée de méthane et d’ammoniac. Ainsi, et contrairement à ce que l’on pensait jusqu’à présent, la Terre primitive aurait été moins foudroyée, ce qui suggère que les molécules prébiotiques ont mis plus de temps à apparaître et à s’accumuler sur Terre.

Enfin, la présente étude a uniquement considéré les précurseurs, c’est-à-dire le stade initial d’un éclair. La prochaine étape consistera à modéliser les décharges de foudre dans leur entièreté et à coupler ces représentations à un modèle de chimie atmosphérique afin d’avoir une vue plus globale du type d’activité électrique à laquelle était soumise l’atmosphère primitive de la Terre.

« Si les décharges de foudre ont été responsables de la production de molécules prébiotiques, il est important d’obtenir une très bonne compréhension théorique de ce qu’il s’est passé », souligne le chercheur. « La grande question reste de savoir d’où viennent toutes ces molécules prébiotiques ».