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Terre primitive : 1 bar de CO2 dans l’air mais un océan moins chaud qu’estimé

Crédits : Michal Jarmoluk / Pixnio.

Une nouvelle étude vient éclairer notre compréhension du climat de la jeune Terre. Outre une atmosphère excessivement riche en dioxyde de carbone (CO2), le papier montre également que la température à la surface du globe était moins chaude qu’estimée jusqu’à présent. Les travaux paraissent dans la revue scientifique PNAS ce 8 juin.

Il y a 3 à 4 milliards d’années – à l’Archéen -, la Terre connaissait un climat global extrêmement chaud. Pourtant, l’énergie rayonnée par l’astre solaire représentait à peine 70 % de sa valeur actuelle. Ces deux éléments, en apparence contradictoires, sont au cœur de ce que l’on appelle le paradoxe du jeune Soleil faible.

Comment expliquer qu’en dépit d’une constante solaire suffisamment basse pour provoquer une glaciation généralisée du globe, ce dernier était au contraire transformé en véritable étuve ? La présence d’un effet de serre particulièrement intense a rapidement été avancé par les scientifiques. Toutefois, si cette hypothèse est reconnue comme étant la plus plausible, des questions restent en suspens. Par exemple, quels gaz ont contribué à renforcer à ce point l’effet de serre de la planète ?

Archéen : une Terre pas si torride que ça ?

Les dernières recherches sur le sujet apportent des éléments de réponse particulièrement intéressants. Aussi, les travaux d’un groupe de chercheurs germano-danois ont permis de faire d’une pierre deux coups. En suggérant que c’est essentiellement le dioxyde de carbone qui a maintenu la Terre dans un état d’étuve, les scientifiques ont pu résoudre un second problème ayant trait aux températures de l’océan archéen. Jusqu’à très récemment, les données faisaient état d’une température avoisinant les 70 °C. Or, ces valeurs, obtenues par analyse isotopique de roches calcaires et siliceuses, seraient de toute évidence surestimées.

Terre espace
Crédits : Max Pixel.

Avec l’hypothèse d’une atmosphère dominée par le CO2, les températures trouvées sont toutefois bien plus réalistes. En effet, ainsi que le montre les chercheurs, le ratio entre les isotopes de l’oxygène – utilisé comme géothermomètre – a été influencé par le changement de composition de l’eau de mer. Les variations du ratio ne sont alors plus le simple fait de la température et tout ramener à cette dernière conduit inévitablement à une surestimation. En tenant compte de cela, une valeur plus réaliste d’environ 40 °C a été obtenue.

1 bar de CO2 dans l’atmosphère !

« Des niveaux élevés de CO2 expliqueraient ainsi deux phénomènes à la fois : d’une part, le climat chaud sur Terre, et d’autre part, pourquoi les géothermomètres semblent montrer une eau de mer si chaude » résume Daniel Herwartz, auteur principal du papier. Par « niveaux élevés », on entend une atmosphère accueillant 1 bar de dioxyde de carbone. Autrement dit, l’équivalent de la pression atmosphérique actuelle (1013 hpa = 1,013 bar). « Aujourd’hui, le CO2 n’est qu’un gaz trace dans l’atmosphère. Comparé à cela, 1 bar semble être une quantité absurdement élevée. Cependant, regarder notre planète sœur Vénus avec ses 90 bars de CO2 met les choses en perspective » note Andreas Pack, coauteur du papier.

Il y a 3 à 4 milliards d’années, il n’y avait presque aucune surface continentale pour séquestrer ce gaz dans des roches sédimentaires. Émis par le volcanisme, il s’est donc accumulé dans l’atmosphère jusqu’à ce que la tectonique des plaques se mette en marche et conduise à une baisse progressive de sa concentration. Dans le même temps, la puissance du soleil a augmenté au rythme de 7 % par milliard d’années. L’une dans l’autre, ces deux tendances se sont globalement équilibrées de sorte à maintenir un climat propice à la vie… à quelques accidents près !

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