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Des niveaux très élevés de CO2 atmosphérique peuvent expliquer les températures élevées qui régnaient sur la Terre encore jeune il y a trois à quatre milliards d’années. À cette époque, notre Soleil ne brillait qu’à 70 ou 80 % de son intensité actuelle. Néanmoins, le climat de la jeune Terre était apparemment assez chaud car il n’y avait pratiquement pas de glace de glacier.

Le CO2 atmosphérique 

Ce phénomène est connu sous le nom de « paradoxe du jeune Soleil faible« . Sans gaz à effet de serre efficace, la jeune Terre se serait figée en un morceau de glace. La question de savoir si c’est le CO2, le méthane ou un gaz à effet de serre entièrement différent qui a réchauffé la planète Terre fait l’objet d’un débat entre les scientifiques.
De nouvelles recherches menées par le Dr Daniel Herwartz de l’université de Cologne, le professeur Dr Andreas Pack de l’université de Göttingen et le professeur Dr Thorsten Nagel de l’université d’Aarhus (Danemark) suggèrent maintenant que des niveaux élevés de CO2 sont une explication plausible. Cela résoudrait également un autre problème géoscientifique : les températures océaniques qui étaient apparemment trop élevées.
Les modèles de cette nouvelle étude montrent que des niveaux élevés de CO2 dans l’atmosphère peuvent fournir une explication, car ils auraient également provoqué un changement dans la composition de l’océan. Des niveaux élevés de CO2 expliqueraient donc deux phénomènes à la fois : d’une part, le climat chaud de la Terre et, d’autre part, la raison pour laquelle les géothermomètres semblent montrer une eau de mer chaude.
En tenant compte du rapport isotopique différent de l’oxygène dans l’eau de mer, nous arriverions à des températures plus proches de 40°C », a déclaré Daniel Herwartz de l’université de Cologne. Il est concevable qu’il y avait aussi beaucoup de méthane dans l’atmosphère. Mais cela n’aurait eu aucun effet sur la composition de l’océan.

La quantité totale de CO2 s’élevait à environ un bar

Cela n’expliquerait donc pas pourquoi le géothermomètre à oxygène indique des températures trop élevées. Ces deux phénomènes ne peuvent s’expliquer que par des niveaux élevés de CO2″, ajoute Herwartz. Les auteurs estiment que la quantité totale de CO2 s’élevait à environ un bar. Cela reviendrait à dire que toute l’atmosphère actuelle est constituée de CO2.
Aujourd’hui, le CO2 n’est qu’un gaz à l’état de trace dans l’atmosphère. Par rapport à cela, un bar semble être une quantité absurde. Cependant, l’observation de notre planète sœur Vénus, avec ses quelque 90 bars de CO2, permet de relativiser les choses », explique Andreas Pack, de l’université de Göttingen. Sur Terre, le CO2 a finalement été retiré de l’atmosphère et de l’océan et stocké sous forme de charbon, de pétrole, de gaz, de schistes noirs et de calcaire.
Ces réservoirs de carbone sont principalement situés sur les continents. Cependant, la jeune Terre était en grande partie recouverte d’océans et il n’y avait pratiquement pas de continents, de sorte que la capacité de stockage du carbone était limitée. Cela explique également les énormes niveaux de CO2 de la jeune Terre par rapport à aujourd’hui. Après tout, il y a environ trois milliards d’années, la tectonique des plaques et le développement de masses terrestres dans lesquelles le carbone pouvait être stocké sur une longue période ne faisaient que s’accélérer », explique Thorsten Nagel de l’université d’Aarhus.

La tectonique des plaques aurait tout changé

Pour le cycle du carbone, l’apparition de la tectonique des plaques a tout changé. Les grandes masses terrestres comportant des montagnes ont permis une altération plus rapide des silicates, qui ont transformé le CO2 en calcaire. En outre, le carbone a été efficacement piégé dans le manteau terrestre lors de la subduction des plaques océaniques.
La tectonique des plaques a donc entraîné une forte baisse de la teneur en CO2 de l’atmosphère. Les périodes glaciaires répétées montrent que la Terre est devenue nettement plus froide. Des études antérieures avaient déjà indiqué que la teneur en calcaire des anciens basaltes indique une forte baisse des niveaux de CO2 dans l’atmosphère.
Cela correspond bien à une augmentation des isotopes de l’oxygène à la même époque. Tout indique que la teneur en CO2 atmosphérique a diminué rapidement après l’apparition de la tectonique des plaques », conclut Daniel Herwartz. Toutefois, dans ce contexte, « rapidement » fait référence à plusieurs centaines de millions d’années.
Cette recherche a été publiée dans PNAS.
Source : University of Cologne
Crédit photo : iStock

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