La galaxie est inondée de planètes potentiellement habitables, et les télescopes de nouvelle génération se préparent à balayer les atmosphères de ces mondes extraterrestres, à la recherche d'indices de conditions propices à la vie. Mais en passant, une équipe de scientifiques a eu recours à des simulations informatiques pour découvrir ce qui pourrait tuer certaines de ces planètes prometteuses, et les résultats montrent que toutes les odeurs de la vie ne seront pas nécessairement frappantes.
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Les scientifiques allemands ont commencé avec un modèle de monde semblable à la Terre entièrement recouvert d’océans. L'équipe a ensuite utilisé des modèles de climat mondial pour voir ce qui se passe lorsque la quantité de dioxyde de carbone dans l'air augmente.
Les simulations ont montré qu’à un moment donné, le climat de la planète devenait instable et passait à un état appelé serre humide, avec des températures supérieures à 134 degrés Fahrenheit.
Comme un être humain déshydraté dans un bain de vapeur, l'une des conséquences de cet état d'étouffement est la perte d'eau. Pour commencer, la chaleur déclenche des changements dans les couches atmosphériques qui permettent à la vapeur d'eau de se mélanger plus haut. Cela signifie que davantage de rayons ultraviolets du soleil peuvent frapper les molécules d'eau, les décomposant en hydrogène et en oxygène. Les atomes d'oxygène se recombinent tandis que l'hydrogène s'échappe dans l'espace.
"À ce stade, vous serez dans un état où vous commencerez à perdre rapidement de l'eau", a déclaré le responsable de l'étude, Max Popp, de l'Institut de météorologie Max Planck.
Après plusieurs millions d'années, toute l'eau de la planète s'évaporerait, rapporte l'équipe cette semaine dans Nature Communications . Si le monde aquatique commençait avec une atmosphère semblable à celle de la Terre - principalement de l'azote avec une plus petite quantité d'oxygène et de gaz à l'état de traces -, le résultat final serait un monde sec avec une atmosphère principalement d'azote.
L'étude suggère que trouver de l'eau - ou même de l'oxygène - dans l'atmosphère d'une planète lointaine ne signifie pas nécessairement qu'elle est hospitalière à la vie. Par exemple, une planète dans un état de serre humide pourrait générer beaucoup d'oxygène lorsque la vapeur d'eau se décompose, et non à cause de la production de gaz par des êtres vivants, explique James Kasting, professeur de science planétaire à la Penn State University, qui a examiné le document. pour publication.
Le modèle a également montré que le CO2 est un gaz à effet de serre très efficace, bien plus que ne le supposaient de nombreux scientifiques, dit Popp. Une fois qu'une planète entre dans un état humide de serre, il est difficile de revenir en arrière. Même réduire de moitié la concentration en CO2 ne refroidira pas beaucoup la planète une fois que les conditions turbulentes auront repris le dessus.
La raison est les nuages. Les scientifiques avaient pensé que la vapeur d'eau retiendrait la chaleur plus efficacement que le CO2, mais les nuages modifient cette situation et permettent au CO2 de mieux capter la chaleur.
Bien que tout cela semble désastreux à l’ère des niveaux croissants de CO2 sur Terre, Popp souligne que ces simulations ne s’appliquent pas à notre planète. La température moyenne globale initiale utilisée dans cette étude était de 10, 8 degrés Fahrenheit plus chaude que la Terre aujourd'hui. Pour atteindre cette température, il faudrait peut-être augmenter la concentration de dioxyde de carbone environ quatre fois plus qu'aujourd'hui, peut-être davantage.
Les simulations n'ont pas non plus été effectuées avec une planète vraiment réaliste. Le modèle idéalisé suppose que cette planète se trouve sur une orbite parfaitement circulaire, qu’elle se trouve à la même distance que la Terre du soleil et qu’elle tourne à peu près au même taux mais n’est pas inclinée sur son axe. Les chercheurs ont supposé qu'il n'y avait pas de courants océaniques, ni de continents, ni de calottes glaciaires, et que leur océan mondial n'avait que 164 pieds de profondeur.
Ceci est en partie dû à la puissance de calcul requise, mais aussi afin que l'équipe puisse voir plus clairement la dynamique et les retours d'expérience impliqués. Ils ont pris en compte les effets des nuages et de la pression de la vapeur d'eau dans l'air, et ils ont traité l'eau en tant que constituant majeur de l'atmosphère, ce que des études antérieures avaient laissé de côté, déclare Kasting.
Le travail offre un aperçu de la planète sœur de la Terre, Vénus, qui a commencé avec à peu près les mêmes matières premières mais a perdu son eau très tôt. Une différence clé, cependant, est que la première Vénus était probablement encore plus chaude que son monde virtuel. "Le rayonnement solaire de Vénus était de 35 à 40% plus élevé que celui de la Terre à l'heure actuelle", dit Popp. La planète a peut-être été une serre humide, mais pas pour longtemps, dit-il, et il est fort possible qu'elle n'ait jamais eu d'océans.
Kasting est d'accord, ajoutant qu'au cours de la dernière décennie environ, le consensus s'est établi autour de la théorie selon laquelle Vénus était encore recouverte d'une surface en grande partie en fusion lorsque la planète a commencé à perdre de son eau.
Selon Kasting, cette étude permet notamment de définir le bord intérieur de la zone habitable, la région située autour d'une étoile où une planète devrait pouvoir recevoir de l'eau liquide à sa surface. Des simulations comme celle-ci aident à définir le rôle que peut jouer la composition atmosphérique et à montrer les possibilités.
"Est-ce que tu vas directement dans une serre en fuite ou que tu finis dans une serre humide?" il dit. L'imagerie directe des exoplanètes - qui est encore à venir pour les mondes de la taille de la Terre - pourrait un jour aider à répondre à cette question avec des données fiables sur les qualités tourmentées d'une vraie planète.
