Là histoire climatique de la Terre ça aurait pu être influencé non seulement de ce qui se passe sur notre planète, mais aussi de l’histoire du Soleil et du voyage de l’ensemble Système solaire à travers la Voie Lactée. C’est ce qui ressort de deux récentes études de la NASA, qui étudient deux époques complètement différentes de l’histoire de la Terre.
La première étude reconstruit par simulations numériques le mouvement du système solaire à travers le milieu interstellaire de la Voie Lactée au cours des derniers millions d’années et suggère que certaines rencontres avec nuages denses de gaz et de poussière pourrait avoir temporairement réduit la taille de l’héliosphère, exposant directement la Terre à l’environnement interstellaire et contribuant à changements climatiques survenus il y a des millions d’années.
La deuxième étude remonte plutôt des milliards d’annéeslorsque le Soleil, récemment né, était sur le point 70% de la luminosité actuellemais avec une plus grande activité qu’aujourd’hui. La recherche montre comment les particules produites par des superflares a peut-être favorisé le entraînement dans l’atmosphère terrestre de puissants gaz à effet de serrecontribuant à maintenir l’eau liquide à la surface de notre planète.
Les résultats montrent donc deux faces apparemment opposé de l’influence de notre étoile sur Terre. À une époque relativement récente, à l’échelle géologique, le mouvement du Soleil dans la Voie Lactée pourrait avoir contribué à des épisodes de refroidissement du climat terrestrealors qu’il y a des milliards d’années, l’activité intense du « jeune » Soleil aurait pu contribuer à réchauffer une Terre qui autrement aurait dû être gelé.
Des nuages interstellaires denses pourraient avoir quitté la Terre sans la protection de l’héliosphère
Nous sommes habitués à considérer les planètes comme des corps en orbite autour du Soleil, mais notre étoile est également en mouvement constant. Le Orbite du système solaire en fait autour du centre du Voie lactée avec une période d’environ 230 millions d’années et, au cours de ce voyage, traverse les régions de notre galaxie avec des caractéristiques très différentcertaines presque vides et d’autres occupées par des nuages relativement denses et froids de gaz et de poussière interstellaires.
LE corps au sein du système solaire Cependant, ils n’entrent normalement pas en contact dirigé avec ce matériau, car le Soleil émet un flux de particules chargées qui se dilate dans toutes les directions (connu sous le nom de vent solaire). Ce dernier crée une gigantesque bulle appelée autour de notre étoile héliosphère : cette structure enveloppe et agit comme un bouclier pour tous les corps du système solaire et s’étend actuellement jusqu’à environ 120 unités astronomiques (environ 18 milliards de km) du Soleil. Pour être clair, notre planète est située 150 millions de kilomètres du Soleil, environ 1 unité astronomique.
La taille de cette bulle peut varier dans le temps en fonction de l’équilibre entre la pression exercée vers l’extérieur par le vent solaire et celle exercée vers l’intérieur par la matière interstellaire traversée par le Système Solaire. Si le Soleil pénètre dans une région beaucoup plus dense, la pression externe augmente et lal’héliosphère pourrait donc rétrécir. Et c’est exactement ce qui, selon une nouvelle étude astrophysique de la NASA Merav Opher de l’Université de Boston, cela se serait produit plusieurs fois dans le passé géologique récent de la Terre.
À l’aide de simulations numériques et de reconstructions de la trajectoire du Soleil dans la Voie lactée, le groupe d’Opher a simulé la manière donthéliosphère ça pourrait être modifié au cours du dernier million d’années. Les résultats indiquent que le système solaire aurait rencontré des dieux au moins trois fois nuages interstellaires froids et très densesenviron Il y a 13-14 millions, 6-7 millions et 2-3 millions d’années.
La pression exercée par ces nuages aurait été suffisamment élevée pour comprimer l’héliosphère jusqu’à des dimensions inférieures à celles de l’orbite terrestre. Dans ces périodes la Terre se serait donc retrouvée temporairement en dehors de l’héliosphèredirectement immergé dans le milieu interstellaire, comme le confirme la présence d’isotopes d’origine interstellaire comme le fer 60 et le plutonium 244 trouvés dans les sédiments océaniques profonds.
Les reconstitutions paléoclimatiques montrent des phases importantes de refroidissement global précisément en correspondance avec les périodes évoquées précédemment, au cours desquelles notre système solaire aurait rencontré des nuages interstellaires. Selon des simulations de la NASA, lorsque la Terre est directement immergée dans un nuage interstellaire froid et riche en hydrogène, la matière issue du nuage peut changer la composition et la dynamique des couches supérieures de l’atmosphère. Les modèles indiquent des changements dans la teneur en vapeur d’eau et dans la chimie atmosphérique, qui peuvent se propager et modifier les conditions climatiques de surface.
Il est toutefois important de souligner que le la coïncidence temporelle ne prouve pas que les rencontres avec nuages interstellaires avoir causé ces refroidissement. Les mêmes auteurs définissent toujours débattu les mécanismes responsables des variations climatiques observées et pointent vers l’effondrement temporaire de l’héliosphère comme un facteur externe possible à ajouter aux mécanismes déjà étudiés, comme les variations de l’orbite terrestre ou la concentration des gaz à effet de serre.
Les superéruptions du « jeune » Soleil pourraient avoir produit un puissant gaz à effet de serre dans l’atmosphère terrestre
La deuxième étude de la NASA concerne une phase beaucoup plus ancienne de l’histoire de la Terre et tente de résoudre un problème connu depuis des décennies sous le nom de paradoxe du jeune Soleil faibleou Paradoxe du Faint Young Sun. À propos il y a 3 milliards d’annéeslorsque le Soleil avait moins de deux milliards d’années, notre étoile n’émettait que le 70% à propos de la c’est luminosité actuelle. Toutes choses étant égales par ailleurs, une si petite quantité d’énergie aurait dû rendre la Terre suffisamment froide pour garder une grande partie des eaux de surface gelées. Cependant, les preuves géologiques montrent que sur notre planète l’eau liquide stable existait déjà bien avant.
Un indice possible quant à la manière dont cela est possible provient de l’observation de jeunes étoiles semblables au Soleil. Les données collectées par télescope espace Kepler de la NASA ont montré que les étoiles de ce type sont bien plus magnétiquement actif par rapport au Soleil actuel et peut très fréquemment produire d’énormes éruptions appelées superflares. Dans l’hypothèse où le jeune Soleil se comporterait de la même manière, des événements de ce type pourraient survenir de grandes quantités de particules à haute énergie vers les planètes du système solaire et pourrait avoir joué un rôle fondamental en rendant la Terre primordiale habitable.
Pour tester cette hypothèse, le groupe dirigé par Kensei Kobayashi et Vladimir Airapetian de Centre de vol spatial Goddard de la NASA en a recréé un en laboratoire atmosphère possible de la Terre primordiale, en utilisant un mélange contenant de l’azote moléculaire, de l’ammoniac, du dioxyde de carbone et du monoxyde de carbone.
Les chercheurs ont ensuite bombardé le mélange avec des protons, simulant les particules énergétiques qui frapperaient l’atmosphère lors des fréquents superflares du jeune Soleil. L’irradiation a déclenché une série de réactions chimiquesy compris la production de grandes quantités de oxyde nitreux (N₂O)un gaz à effet de serre extrêmement efficaceenviron 300 fois plus puissant que le dioxyde de carbone.
Cependant, le jeune Soleil a également émis beaucoup rayonnement ultravioletcapable de détruire une partie du protoxyde d’azote produit. L’équipe a donc utilisé des modèles photochimiques et climatiques pour voir ce qui se passerait si un seul une fraction du N₂O avait réussi à survivre dans l’atmosphère. Le résultat fut que même en maintenant à peine 10% de l’oxyde nitreux produit lors des expériences, les régions équatoriales de la Terre primitive auraient pu atteindre températures autour 5°Csuffisamment haut pour maintenir l’eau à l’état liquide même si le Soleil était beaucoup plus faible qu’aujourd’hui.
Le bombardement de particules peut également avoir eu un effet deuxième effet. Les expériences produites précurseurs de molécules organiquesmontrant que la même activité solaire qui a contribué au réchauffement de la planète pourrait simultanément fournir de l’énergie aux réactions de la chimie prébiotique, c’est-à-dire aux processus chimiques qui ont précédé l’apparition de la vie. L’étude suggère également que des températures juste au-dessus du point de congélation pourraient favoriser la formation de chaînes complexes d’acides aminés.