La vie pourrait prospérer à la surface de la Terre pendant un milliard d'années de plus si le Soleil le permet !

Le soleil change constamment et ses changements auront un impact sur la Terre.

Lorsque le Soleil fusionne l'hydrogène pour former de l'hélium, le rapport entre l'hydrogène et l'hélium dans son noyau change. Au fil du temps, le noyau s'enrichit lentement en hélium. À mesure que l'hélium s'accumule dans le noyau, la densité de ce dernier augmente, ce qui signifie que les protons sont plus proches les uns des autres.

Des changements profonds du soleil qui ont un impact sur les cycles fondamentaux de la Terre

Cela crée une situation dans laquelle le Soleil peut fusionner l'hydrogène plus efficacement. Après une réaction en chaîne de processus et de causes à effets, le résultat final est que la luminosité du Soleil augmente.

Toute augmentation de la luminosité du soleil peut avoir un effet prononcé sur la Terre. Les cycles environnementaux tels que les cycles du carbone, de l'azote et du phosphore soutiennent la biosphère terrestre. L'augmentation de la luminosité du soleil affectera ces cycles, notamment le cycle carbonate-silicate, qui modère l'accumulation de dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère de la planète.

Les scientifiques pensent qu'au cours du prochain milliard d'années, l'augmentation de la luminosité du soleil perturbera ce cycle, entraînant une baisse des niveaux de CO2. Les plantes dépendent du CO2 et les niveaux devraient s'effondrer, ce qui signifierait que la vie terrestre complexe prendrait fin au cours du prochain milliard d'années.

C'est un pronostic sombre, mais de nouvelles recherches suggèrent que cela pourrait ne pas se produire.

Nouveaux modèles d'évolution de la vie sur une Terre future dotée d'un soleil vieillissant

La nouvelle recherche s'intitule en espagnol "Extension substantielle de la durée de vie de la biosphère terrestre" et a été acceptée pour publication dans la revue Planetary Science Journal. Elle est actuellement en phase de préimpression, disponible sur le serveur de préimpression d'arXiv, et l'auteur principal est RJ Graham, chercheur postdoctoral au Département des sciences géophysiques de l'Université de Chicago.

« On s'attend à ce que d'ici un milliard d'années (millions d'années), à mesure que le soleil brille davantage, le cycle carbonate-silicate de la Terre fasse chuter le CO2 en-dessous du niveau minimum requis par les plantes vasculaires terrestres, éliminant ainsi la plupart des formes de vie terrestres macroscopiques », écrivent les auteurs.

L'eau de pluie est enrichie en carbone atmosphérique, qui réagit avec les roches silicatées et les décompose. Les produits des réactions chimiques qui les décomposent atteignent le fond de l'océan, où ils forment des minéraux carbonatés. Une fois enfouis, ces minéraux éliminent efficacement le carbone de l'atmosphère.

Normalement, le cycle agit comme le thermostat naturel de la Terre. Cependant, des températures plus élevées rendent les réactions plus efficaces, ce qui signifie que le cycle carbonate-silicate éliminera davantage de CO2 de l'atmosphère. C'est ce qui a amené les scientifiques à conclure que la réduction du CO2 serait telle que la vie sur la planète disparaîtrait. Toutefois, les auteurs ont examiné ces idées et ont constaté que ce n'était pas nécessairement le cas.

« Ici, nous combinons des modèles mondiaux de productivité végétale moyenne dépendante de la température et du CO2 pour les plantes en C3 et en C4, l'érosion des silicates et le climat pour réexaminer le temps qu'il reste aux plantes terrestres », écrivent-ils.

Les plantes C3 et C4 sont deux grands groupes de plantes classées en fonction de leur mode de photosynthèse et d'absorption du carbone. Elles sont importantes parce qu'elles réagissent différemment à des températures plus élevées.

Que disent les chercheurs ?

Les chercheurs affirment que les données récentes montrent que le cycle carbonate-silicate n'est pas aussi dépendant de la température qu'on le pensait, mais qu'il ne dépend que faiblement de la température et plus fortement du CO2.

Dans ce cas, « nous constatons que l'interaction entre le climat, la productivité et l'altération climatique entraîne un ralentissement et une inversion temporaire du déclin du CO2 induit par la luminosité, empêchant ainsi la famine de CO2 chez les plantes », expliquent-ils.

Au lieu d'une perspective d'un milliard d'années pour la vie végétale de la Terre, les chercheurs affirment que les niveaux de CO2 atmosphérique signifient que les plantes auront encore 1,6 à 1,86 milliard d'années. Lorsque les plantes ne pourront plus survivre, ce ne sera pas à cause de l'effondrement des niveaux de CO2. Au lieu d'une famine de CO2, ce sera à cause de ce que les scientifiques appellent la transition vers une serre humide.

Lorsque cette transition se produit, l'atmosphère d'une planète devient saturée de vapeur d'eau au fur et à mesure que la planète se réchauffe. La vapeur d'eau étant un puissant gaz à effet de serre, elle crée une boucle de rétroaction qui accroît le réchauffement. Finalement, il fait trop chaud pour que les plantes puissent survivre.

Les conséquences ne s'arrêtent pas là. Alors que la haute atmosphère terrestre devient de plus en plus saturée en vapeur d'eau, l'énergie ultraviolette scinde l'eau et l'hydrogène est dispersé dans l'espace. Dans cette situation, il y a une perte progressive et irréversible d'eau dans l'espace.

À quand une transition de la Terre ?

Selon les auteurs, la Terre ne connaîtra pas cette transition avant 1,6 à 1,86 milliard d'années.

« Nous avons montré que des données récentes indiquant une altération des silicates faiblement dépendante de la température permettent de prédire que la mort de la biosphère est une conséquence de la surchauffe, et non d'un manque de CO2 », écrivent les auteurs. « Ces résultats suggèrent que la durée de vie future de la biosphère complexe de la Terre pourrait être presque deux fois plus longue que ce que l'on pensait auparavant.

Ces résultats affectent également notre compréhension de l'habitabilité des exoplanètes. Ils ont trait à ce que l'on appelle les « étapes difficiles » dans l'émergence et l'évolution de la vie. Le modèle des étapes difficiles affirme que certaines transitions évolutives ont été difficiles et qu'il est peu probable qu'elles se répètent deux fois. L'émergence des organismes multicellulaires et l'explosion cambrienne en sont des exemples.

Mais si la biosphère terrestre a une durée de vie beaucoup plus longue que ce que l'on pensait jusqu'à présent, cela affecte le modèle de l'étape dure.

« L'allongement de l'espérance de vie de la biosphère complexe pourrait également constituer une preuve statistique faible qu'il y a eu moins d'étapes difficiles dans l'évolution de la vie intelligente que ce que l'on estimait auparavant et que l'origine de la vie n'a pas été l'une de ces étapes difficiles », concluent les auteurs.

Si c'est le cas, l'habitabilité d'une exoplanète pourrait être moins rare qu'on ne le pense.

Référence de l'article :

R. J. Graham et al, Substantial extension of the lifetime of the terrestrial biosphere, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2409.10714