Genèse d'une atmosphère terrestre primitive riche en CO2 et pauvre en eau

Publié par Adrien le 29/10/2021 à 09:00
Source: CNRS INSU
Après l'impact géant, il y a 4,47 milliards d'années, entre la Terre et le planétoïde Théia, la Terre s'est condensée dans un état de matière fondue. Cet océan de magma a dominé la Terre primitive et influencé l'évolution de notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) pendant son premier milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent...) d'années. Pendant sa condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui...) à de très hautes températures et pressions, ce magma silicaté a capturé une grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) des molécules volatiles, telles que le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...) et l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...). Plus tard, lorsque l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau...) de magma s'est mis à se refroidir et cristalliser, une bonne partie de ces molécules ont été relâchées vers l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :). C'est ainsi que la composition chimique de l'atmosphère primitive a été drastiquement modifiée.


NASA/JPL-Caltech

À l'aide de simulations atomistiques, une équipe de chercheurs a reproduit le comportement du CO2 et de l'H2O dans le magma silicaté et analysé les conditions de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) et des couches limite en contact avec la surface. Ils ont ainsi pu observer que le dégazage initial du magma était dominé par le CO2. Celui-ci a en effet tendance à former des bulles de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...), même aux hautes pressions qu'on trouve en allant jusqu'à des profondeurs de 40 km sous la surface de l'océan de magma. Ces conditions sont d'ailleurs similaires aux chambres profondes de magma basaltique sous les dorsales océaniques, où le même processus a lieu aujourd'hui. Lorsque la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) de l'atmosphère terrestre (L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'air sec se compose...) a commencé à se rapprocher des valeurs actuelles, le dégazage d'H2O a progressivement remplacé celui de CO2. Ces résultats suggèrent donc que l'atmosphère primitive a été riche en CO2 et pauvre en H2O pendant un temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) considérable.

Pour la réalisation de leurs calculs, les chercheurs ont bénéficié du support informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine...) et de l'accès aux machines de calculs des trois gros centre nationaux des superordinateurs: Occigen au C.I.N.E.S, Irene-Joliot Curie au TGCC et Jean-Zay à l'IDRIS, à l'aide des projets de calcul nationaux (eDARI 1006368) et européens (PRACE, RA4947). Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) a été financé par le Conseil Européen de la Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) (ERC, avec le grant IMPACT no. 68181 attribué à Razvan Caracas en 2016).

Les simulations du magma (dont tous les atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) sont représenté en gris) montrent que la formation des bulles de gaz et dominée par le CO2 (carbone en jaune), tandis que les atomes d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) (en bleu) restent dissous dans le magma silicaté.

En savoir plus:
Genesis of a CO2-rich and H2O-depleted atmosphere from Earth's early global magma ocean - Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...) Advances Vol 7, Issue 41.
Natalia V. Solomatova et Razvan Caracas.
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj0406
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