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Dans un milliard d’années, un manque d’oxygène anéantira la vie sur Terre

Cet article a été initialement publié sur La conversation. La publication a contribué à l’article à 45secondes.fr’s Voix d’experts: Op-Ed & Insights.

Matthew Warke, Chercheur, École des sciences de la Terre et de l’environnement, Université de St Andrews

La Terre ne pourra pas soutenir et maintenir la vie pour toujours. Notre atmosphère riche en oxygène pourrait ne durer qu’un milliard d’années, selon une nouvelle étude de Nature Geoscience.

À mesure que notre Soleil vieillit, il devient plus lumineux, ce qui signifie qu’à l’avenir, la Terre recevra plus d’énergie solaire. Cette énergie accrue affectera la surface de la planète, accélérant l’altération des roches silicatées telles que le basalte et le granit. Lorsque ces roches survivent, le gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone est extrait de l’atmosphère et par des réactions chimiques enfermé dans des minéraux carbonatés. En théorie, la Terre devrait commencer à se refroidir à mesure que les niveaux de dioxyde de carbone baissent, mais dans environ 2 milliards d’années, cet effet sera annulé par l’éblouissement toujours plus intense du Soleil.

Le dioxyde de carbone, avec l’eau, est l’un des ingrédients clés dont les plantes ont besoin pour effectuer la photosynthèse. Avec la baisse des niveaux de dioxyde de carbone, moins de photosynthèse se produira et certains types de plantes peuvent disparaître complètement. Moins de photosynthèse signifie moins de production d’oxygène, et progressivement les concentrations d’oxygène dans l’atmosphère terrestre chuteront, créant une crise pour d’autres formes de vie future.

Alors, quand cela se produira-t-il? Pour le découvrir, des chercheurs japonais et américains ont utilisé des simulations informatiques pour modéliser l’évolution future des cycles du carbone, de l’oxygène, du phosphore et du soufre à la surface de la Terre. Ils ont également examiné l’évolution du climat et la manière dont la surface de la Terre (la croûte, les océans et l’atmosphère) interagit avec l’intérieur de la planète (le manteau).

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Ils ont modélisé deux scénarios théoriques: une planète semblable à la Terre avec une biosphère active et une planète sans biosphère active. Il est intéressant de noter que les deux scénarios ont produit des résultats globalement similaires: les niveaux d’oxygène ont commencé à chuter radicalement à environ 1 milliard d’années dans le futur. Cette découverte suggère que si la baisse des niveaux de dioxyde de carbone et la photosynthèse des plantes affectent les niveaux d’oxygène, l’effet de ce processus est secondaire aux interactions à long terme entre le manteau et les environnements de surface. En bref, c’est l’équilibre entre la géochimie des roches qui pénètrent dans le manteau pendant la subduction (voir schéma ci-dessous) et les gaz émis par le manteau via les volcans, qui semble affecter principalement la durée pendant laquelle l’atmosphère terrestre restera riche en oxygène.

La subduction est le processus des roches qui s’enfoncent dans la Terre intérieure. Mais ces roches peuvent emporter certains gaz avec elles. (Crédit d’image: stihii / Shutterstock)

Les auteurs de l’étude concluent que notre atmosphère riche en oxygène ne peut durer qu’environ 1,08 milliard d’années de plus. Pour mettre cela en contexte, l’oxygène n’a commencé à s’accumuler dans l’atmosphère terrestre qu’il y a 2,5 milliards d’années – lors du grand événement d’oxydation – et il est probable que les niveaux d’oxygène sont restés assez bas pendant la majeure partie de l’histoire de la planète, n’augmentant que près des niveaux modernes après le évolution des plantes terrestres il y a environ 400 millions d’années.

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La fin de l’oxygène marquerait presque certainement la fin de la capacité de la Terre à supporter des formes de vie complexes et respirantes. Bien que les détails soient débattus et que d’autres facteurs environnementaux soient en jeu, les scientifiques ont noté depuis longtemps que l’évolution et le rayonnement d’une vie complexe sur Terre semblent liés à des périodes d’abondance relative d’oxygène.

Les auteurs de cette étude estiment que la durée de vie habitable totale de la Terre – avant qu’elle ne perde ses eaux de surface – est d’environ 7,2 milliards d’années, mais ils calculent également qu’une atmosphère riche en oxygène ne peut être présente que pour environ 20% à 30% de celle-ci. temps.

Pourquoi est-ce important? Imaginez que nous soyons des extraterrestres dans un autre monde scrutant les cieux à la recherche de signes de vie en recherchant de l’oxygène et de l’ozone dans les atmosphères des exoplanètes. Si nos instruments passaient au-dessus de la Terre dans 2 milliards d’années, ou il y a 2 milliards d’années, nous pourrions interpréter un faux négatif – que de telles planètes n’avaient pas de «biosignature» fiable – et continuer notre recherche.

Certaines exoplanètes peuvent ressembler à la Terre maintenant, mais ne le seront pas à l’avenir. (Crédit d’image: Jurik Peter / Shutterstock)

Le même problème se pose aujourd’hui aux astronomes et aux planétologues: quel type d’exoplanètes devrions-nous cibler et qu’est-ce qu’une biosignature fiable de la vie extraterrestre? L’habitabilité n’est pas seulement un lieu autour d’une étoile mais un moment de l’évolution d’une planète, et nous devons rester conscients que nous sommes limités à ce que nous pouvons voir en ce moment.

L’avenir de notre atmosphère ressemble fortement à son passé lointain: pauvre en oxygène, riche en méthane (sinon en dioxyde de carbone) avec possibilité de brouillards organiques. Comme le suggèrent les auteurs de la nouvelle étude, en utilisant la Terre comme analogue, nous pourrions avoir besoin de réfléchir plus largement aux gaz à rechercher dans les atmosphères d’exoplanètes et que nous devrons peut-être repenser nos interprétations de ce que ces gaz peuvent indiquer.

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Nous devons mieux comprendre l’histoire de l’évolution de notre propre atmosphère au fil du temps et comment la surface et l’intérieur de notre planète ont évolué ensemble. Ce n’est qu’alors que nous serons mieux placés pour déterminer s’il y a de la vie sous l’éblouissement d’autres soleils.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original.

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