L'atmosphère primitive de la Terre, un enfer vénusien non propice à la vie ?

Publié par Adrien le 02/12/2020 à 09:00
Source: CNRS INSU
On pensait jusqu'à présent que l'atmosphère primitive de la Terre, c'est-à-dire l'atmosphère présente au moment de sa formation, devait être composée de certains gaz tels que l'ammoniac et le méthane, qui auraient pu faciliter le développement de la vie (La vie est le nom donné :) sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) en réagissant avec la foudre (La foudre est un phénomène naturel de décharge électrostatique disruptive qui...) pour produire des acides aminés (la célèbre expérience "Miller-Urey"), ces derniers faisant partie des principaux éléments constitutifs de la vie complexe. Mais l'existence réelle d'une telle atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) n'a encore jamais été vérifiée, la reproduction (La Reproduction. Eléments pour une théorie du système d'enseignement est un ouvrage...) en laboratoire des conditions extrêmes des prémices de la Terre s'avérant particulièrement compliquée.


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités...) de la Terre il y a 4,5 milliards d'années (à gauche) et maintenant (à droite)
© Tobias Stierli / PRN Planètes

Pour répondre à cette énigme, des chercheurs ont créé, en laboratoire, des roches à la composition chimique identique à celle de la partie rocheuse de notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) (croûte et manteau). Puis, ils les ont soumises à des températures extrêmes (près de 2000 °C) dans un four (Un four est une enceinte maçonnée ou un appareil, muni d'un système de chauffage...) chauffé au laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique)...), dans le but de reconstituer des planètes miniatures en fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...) de seulement 2 mm de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...). Ces mini-planètes ont ensuite été placées en état de lévitation (La lévitation est le fait, pour un être ou un objet, de se déplacer ou de rester en...) au sein de courants gazeux aux compositions conformes aux différentes atmosphères possiblement présentes au moment de la formation de la Terre. L'effet de ces gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...), et donc de la composition atmosphérique, a alors été enregistré dans la roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce...) en fusion à travers le rapport entre fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...) oxydé et fer réduit présent dans ces micro-planètes de silicate fondu.

Les chercheurs ont ensuite cherché une correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le...) avec les mêmes ratios fer oxydé / fer réduit présents de nos jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) dans les roches du manteau terrestre. De manière étonnante, ils ont découvert que la première atmosphère de notre planète ne pouvait pas contenir de gaz riches en hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) essentiels à la vie (ammoniac et méthane), mais plutôt du monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule...) et du dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...). De plus, les proportions et les pressions de ces gaz dans l'atmosphère primitive de la Terre étaient probablement similaires à celles observées sur la planète Vénus aujourd'hui, cette dernière contenant environ 96,5 % de CO2, 3,5 % de N2 et une pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) 92 fois supérieure à celle de la Terre.


Planètes miniatures en fusion: reconstitution à l'aide d'un four chauffé au laser à près de 2000°C à l'IPGP © IPGP-Université de Paris

Alors pourquoi ces deux planètes semblent-elles si différentes aujourd'hui ? Les chercheurs suggèrent que la position de la Terre, située dans la "zone habitable (En astronomie, une zone habitable (ZH) est une région de l'espace où les conditions sont...)" de notre Système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le...), lui a probablement permis de retenir de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) à sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) sous la forme des premiers océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par...), lesquels ont absorbé une grande partie de son atmosphère initiale riche en CO2. En effet, la situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un...) tempérée de la Terre, ainsi que sa grande taille, ont contribué à l'instauration de conditions clémentes à sa surface pendant de longues périodes géologiques. Tandis que Vénus, qui reçoit presque deux fois plus de rayonnements solaires que notre planète, n'a pas pu conserver sa dotation initiale en eau en raison des températures constamment élevées à sa surface. Des acides aminés, ingrédients essentiels à la vie, peuvent-ils se développer dans de telles atmosphères ? Le mystère reste entier.

En savoir plus:
Redox state of Earth's magma ocean and its Venus-like early atmosphere - Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...) Advances.
Sossi, P.A., Burnham, A. D., Badro, J., Lanzirotti, A., Newville, M. & O'Neill, H.St.C.
https://doi.org/10.1126/sciadv.abd1387
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