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Histoire de la Terre et de la vie – Actualités géologiques

Planétologie

La vie a pu exister sur Vénus durant trois milliards d’années

Vue d'artiste de Vénus avec des océans. NASA, domaine public.

La planète Vénus est un enfer où la température est de 462 °C et où la pression atmosphérique est de 90 bars. Pourtant, cette planète peut être considérée comme une jumelle de la Terre, puisqu’elle est voisine et que son diamètre n’est que légèrement inférieur. Elle contient certainement un noyau métallique et un manteau silicaté. Sa croûte est à 80 % basaltique et celle de Terre devait être semblable au début de son existence. Il n’est pas surprenant que son atmosphère soit composée à 96,5 % de dioxyde de carbone. Ce gaz est aussi très majoritaire sur Mars et il devait l’être sur la Terre à sa naissance.

La Terre a aussi été un enfer

Quand la Terre s’est formée, il y a 4,57 milliards d’années, il s’est produit un intense dégazage. Parmi les gaz qui se sont échappés du manteau, figuraient d’abord l’hydrogène et l’hélium, que la gravité de la Terre n’a pas pu retenir, puis la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone. Au début, la Terre était recouverte d’un océan de magma, si bien que l’eau ne pouvait exister qu’à l’état de vapeur. La première croûte est apparue, puis la vapeur d’eau s’est condensée en formant les premiers océans. Il a dû tomber des pluies diluviennes. De minuscules cristaux de zircon dont l’âge atteint les 4,4 milliards d’années montrent que la croûte et les océans ont existé 170 millions d’années après la formation de la Terre. Il restait cependant beaucoup de vapeur d’eau dans l’atmosphère, sa pression partielle étant estimée à 40 bars.

Quant à la pression partielle du CO₂, elle était comprise entre 40 et 210 bars. Ce gaz faisait régner par effet de serre une température allant de 200 à 250 °C. La présence de vapeur d’eau renforçait l’effet de serre. Cependant, le CO₂ se dissolvait dans l’eau liquide en la rendant très acide. Par réaction avec des silicates de la croûte, ils se transformaient en ions bicarbonate. Ceux-ci pouvaient ensuite se combiner avec des ions calcium pour former du carbonate de calcium qui précipitait dans l’eau. Si la subduction des plaques océaniques existait dès cette époque, cela permettait à des sédiments calcaires d’être emportés dans le manteau. Ce pompage de CO₂ a pu prendre entre 10 et 100 millions d’années.

La diminution de la concentration en CO₂ atmosphérique a refroidi l’atmosphère, permettant à la vapeur d’eau de continuer à se condenser. En fin de compte, la Terre s’est tellement refroidie qu’elle aurait pu être glacée. Elle n’avait pourtant pas encore 570 millions d’années d’existence. On était toujours dans l’Hadéen, le premier éon de la Terre, nommé d’après le dieu grec des enfers, Hadès. Il va de sa naissance à l’apparition des premières roches qui aient été conservées, les gneiss d’Acasta, il y a 4 milliards d’années.

Le mécanisme du pompage du dioxyde de carbone par altération des silicates est à l’origine des ères glaciaires du Phanérozoïque.

La période clémente de Vénus

Il n’y a pas de raison de penser que la jeunesse de Vénus a été différente. Au début de l’Archéen, le deuxième éon de la Terre, qui s’est achevé il y a 2,5 milliards d’années, il s’est produit un intense bombardement de météorites. Certains astronomes pensent qu’il a pu apporter l’essentiel de l’eau qui se trouve actuellement sur Terre, mais cet événement s’est également produit sur Vénus. Tout le Système solaire interne a été affecté.

On a pensé que les atmosphères des deux planètes ont connu des évolutions très divergentes, durant les quatre milliards d’années suivants, parce que Vénus orbite plus près du Soleil que la Terre et qu’elle reçoit donc plus d’énergie. La constante solaire est la puissance du rayonnement solaire reçue par une planète. Elle est de 1 368 W/m² pour la Terre et de 2 589 W/m² pour Vénus. Mais ce n’est pas à cause de cette valeur élevée que cette planète est un enfer. Sachant que sa couverture nuageuse réfléchit 75 % du rayonnement solaire (on dit que son albédo est de 0,75), sa température de surface devrait être de ‒ 41,3 °C. C’est très loin des + 462 °C constatés ! Cet écart impressionnant est dû au dioxyde de carbone son atmosphère.

Quelle serait la température moyenne globale (la TMG) de Vénus s’il n’y avait pas tant de CO₂ ? Et quelle était-elle au cours de son histoire, sachant que le Soleil était autrefois plus moins lumineux que maintenant ? Ce problème vient d’être traité par Michael Way, un scientifique du Goddard Institute for Space Science, grâce à une modélisation en trois dimensions de l’atmosphère. Il a imaginé que Vénus ressemblait à la Terre, avec plus ou moins de terres émergées et d’océans. La pression atmosphérique a été fixée à un bar.

Dans l’un de ces scénarios, Vénus est entièrement recouverte par 158 mètres d’eau. Dans un autre, la planète possède sa topographie actuelle avec des océans d’une profondeur moyenne de 310 mètres. Cette eau se répartit dans les parties basses et laisse des terres émergées de faible altitude. Le troisième scénario ne prend que 10 mètres d’eau en moyenne. Le quatrième donne à Vénus la topographie de la Terre avec 310 mètres d’eau.

Trois époques ont été considérées. Il y a 4,2 milliards d’années, durant l’Hadéen, l’atmosphère était composée à 90 % de CO₂ et à 10 % d’azote. La constante solaire était de 1 905 W/m². Quels que soient les visages supposés de Vénus, la TMG devait tourner autour de 50 °C.

Il y a 715 millions d’années, l’atmosphère était composée d’azote. Elle ne comportait que 0,04 % de CO₂, comme celle de la Terre actuellement, et un peu de méthane. La baisse du taux de CO₂ est attribuée à l’altération des silicates. Quant à la constante solaire, elle a grimpé à 2 327 W/m². Les simulations ont montré que la température moyenne globale a baissé. Elle était comprise entre 20 et 40 °C, contre 15 °C pour la Terre actuellement.

La troisième époque considérée est le présent, avec une constante solaire de 2 589 W/m². Il n’y a pas de changement : il fait toujours bon vivre sur Vénus. D’après ces simulations, si l’atmosphère de Vénus n’avait pas contenu autant de CO₂, elle aurait connu une évolution semblable à celle de la Terre. Elle aurait dû rester habitable malgré sa proximité avec le Soleil et la luminosité croissante de celui-ci.

Des volcans en forme de galette près d’Alpha Region. NASA, domaine public.

Cataclysme planétaire

Pourquoi l’atmosphère contient-elle tant de dioxyde carbone ? Il y a environ 600 millions d’années, la surface de Vénus a été presque entièrement renouvelée : d’immenses coulées de lave basaltique l’ont recouverte. Ce resurfaçage a duré moins de 10 millions d’années. Comme les éruptions volcaniques émettent beaucoup de CO₂, il est possible que ce gaz ait été massivement injecté dans l’atmosphère. Ce phénomène cataclysmique, unique dans l’histoire du Système solaire, n’a pas d’explication. Elle provient en tout cas des mouvements du manteau : Vénus est une planète « vivante » qui connaît sans doute toujours des éruptions volcaniques.

Les observations de la sonde Pioneer ont démontré que Vénus a perdu presque toute son eau. Celle qui reste dans l’atmosphère est enrichie en deutérium. Cela implique que des molécules d’eau présentes dans la haute atmosphère ont été brisées par le rayonnement solaire et que l’hydrogène s’est échappé en plus grande quantité que le deutérium, à cause de son poids plus faible. Ainsi, Vénus a pu avoir une couche d’eau liquide d’au moins cinq mètres d’épaisseur. L’eau qui subsiste actuellement ne représente que trois à quatre centimètres.

Jusqu’à présent, on pouvait douter que cette eau ait jamais été liquide. Il paraissait plus probable que Vénus ait toujours possédé une épaisse atmosphère de CO₂ et de vapeur d’eau issue du dégazage initial, comme celle de la Terre. On sait maintenant que les deux planètes ont pu avoir des évolutions parallèles, mais qu’un cataclysme a transformé Vénus en un enfer. Juste avant, de 723 à 635 millions d’années, la Terre subissait des glaciations globales qui ont aidé les algues vertes puis les animaux multicellulaires à se développer.

La vie a-t-elle donc existé sur Vénus avant d’en être totalement éradiquée ? On pourrait objecter que cette planète ne possède pas de champ magnétique et que sa surface n’est donc pas protégée du vent solaire. Mais de même que Mars, elle a pu en avoir un dans le passé. On ne trouvera cependant aucune trace de champ magnétique « fossile » en raison du renouvellement de sa surface. Si des êtres vivants ont existé, leurs empreintes ont à jamais disparu.

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Communiqué de presse de l’Europlanet Society :

1 Comment

  1. Portheault

    Correspond aux informations & connaissances obtenues par ailleurs – Mais la traduction est assez laborieuse ; il faut sérieusement interpréter , heureusement on y parvient – Heureusement article très intéressant !

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