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Le futur de la vie sur Terre | ||
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Il peut paraitre paradoxal de mettre sur un site de biologie la façon dont la vie va se terminer. Il semble néanmoins intéressant de l'évoquer. En effet la vie n'est pas eternelle et les scientifiques se sont penché sur ce problème. Toutefois, leur vision est très différente et la durée qui nous reste varie en conséquence. Les estimations les plus optimiste lui donnent encore 4 milliards d'années au moins, les plus pessismiste seulement 10 millions d'années et ceci en ne tenant pas compte de l'influence de l'homme dont l'action peut diminuer ce délai ou l'augmenter s'il arrive à la répandre dans l'espace.
La première idée qui viens à l'esprit est la suivante : quand la Terre cessera d'exister, la vie disparaitra également. Il restait donc a déterminer quand la Terre serait detruite. Les astrophysiciens ont emis des théories sur la génèse du système solaire et sur la fin de celui-ci. Le soleil qui nous fournit chaleur et lumière est une gigantesque boule de gaz en effondrement gravitionnel sur elle même. Cet effondrement est compensée l'energie degagée par la fusion de la matière au coeur de l'étoile. Actuellement le soleil est en équilibre. Il est dans une période appelée sequence principale qui correspond à la fusion de l'hydrogène. Cette période dure depuis 4 milliard d'année et devrait durer encore le même temps. Dans 4 milliard d'année, l'hydrogène du coeur de l'étoile sera épuisé et son effondrement reprendra. La pression au centre deviendra alors telle que le l'helium entrera en fusion, ainsi que l'hydrogène des régions plus périphériques. La fusion de l'hélium dégage beaucoup plus d'énergie que celle de hydrogène. Les couches externes vont donc gonfler démesurement, jusqu'à l'orbite de Mercure qui va être vaporisée. La surface de l'étoile beaucoup plus grande va refroidir et devenir rouge, toutefois, vu de la Terre, l'augmentation de la surface va faire plus que compenser ce refroidissement, la température va globalement augmenter.
Dans un premier temps, cette augmentation de température va favoriser la vie au point que cette période pourra être considérée comme son âge d'or. Les glaces polaires vont fondre et une grande partie des océans va s'évaporer. Le climat étant plus humide, les précipitation seront plus abondante, tout cela va favoriser la végétation. En plus, la chlorophylle absorbant préférentiellemnt dans le rouge, le changement de couleur ne sera pas préjudiciable. Toutefois, cette période va être de courte durée, tout au plus quelques milliers d'années. Le soleil va continuer à gonfler et bientot la température de la surface va dépasser la température de viabilité des cellules eucaryotes. Les cellules eucaryotes vont mourir sauf peut être dans des zones bien protégés de la chaleur (grottes, profondeur du sol), seules resteront les procaryotes thermophiles. Quand la température dépassera enfin les 100°C et que l'eau liquide ne pourra plus exister les procaryotes mourront à leur tour. Enfin le vent solaire dispersera l'atmosphère terrestre dans l'espace avant que la croissance solaire ne vaporise la Terre, Mars puis enfin Jupiter.
Cette première théorie donne donc à la vie encore 4 milliard d'année de sursis, c'est loin mais peut être pas suffisants pour nos lointains ancêtres. Hubert Reeves, dans "Patience dans l'azur" a trouvé un moyen de prolonger cette durée. L'hydrogène des couches périphériques ne se deplace pas jusqu'au coeur du soleil. En effet, plus léger que l'hélium, il a tendance a remonter à la surface alors que ce dernier s'enfonce. Ainsi quand la fusion de l'hydrogène cesse, l'étoile est loin d'avoir épuisé son combustible. Ces reserves lui permettrait de rester dans la séquence principale 10 fois plus longtemps. Si on arrivait à mélanger le gaz, la fusion de l'hydrogène serait porolongée pour plusieurs milliards d'années encore.
La théorie précédente admettait que le soleil était statique pendant toute la durée de la séquence principale. Or les scientifiques ont découvert que c'est faux. A la naissance de la Terre, quand la vie est apparue, le soleil était plus petit et moins chaud qu'aujourd'hui. En vieillissant son diametre et sa température augmente. Bien sur, ce phénomène est lent, mais réel. Et quand le soleil passera au stade géante rouge, cela fera belle lurette que la température sur Terre aura dépassé le point d'ébullition. L'échéance pourrait être bien plus près du milliard d'année que des 4 milliards. Voila qui porte diminue fortement le temps qui nous reste.
Le sol de notre planête est constitué en grande partie de calcaire. Le calcaire provient de la précipitation du dioxyde de carbone avec un ion calcium. C'est une bonne chose car le CO2 est un gaz a effet de serre. Si à l'aube de la vie, sa forte concentration dans l'atmosphère à permis d'assurer une température suffisante malgré un soleil faiblard, avec sa taille actuelle tout ce gaz dans l'atmosphère elèverait sa température bien au dessus du point d'ébullition. Mais le CO2 est indispensable à la vie végétale, plus il y a de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, plus les végétaux sont luxuriants. Moins il y en a, moins ils se portent bien. Naturellement les végétaux peuvent développer des parades pour les basses concentrations de CO2, comme le cycle de la photosynthèse en C4 des graminées. Mais ils ne pourront jamais compenser une disparition totale du CO2 de l'atmosphère.
En fait c'est l'ensemble de la vie qui sera touché, pas uniquement les végétaux. Les molécules organiques sont constituée d'un coeur carboné dont les atomes proviennent tous d'une molécule de CO2. Cette filiation est soit directe comme c'est le cas chez les végétaux et d'une manière générale générale chez tous les organismes autotrophes (lichen, bactérie phototrophe et chemiotrophes) soit indirectement comme pour les organismes hétérotrophe qui se nourrissent en "volant" les molécules fabriqué par les autotrophes. Ainsi, sans CO2, i l n'y a pas de vie. Dans ce scénario, la fin de la vie se caractérisera, au contraire des autres, part un affaiblissement général : le couvert végétal va être de moins en moins dense, les déserts vont augmenter en surface.
Les scientifiques ont constaté que le CO2 était plus rapidement incporporé dans le calcaire qu'il ne s'en dégageait. Il suffit d'imaginer la quantité de gaz emprisonné dans les gisement de craie qui se sont accumulés durant le seul Cretacée, période de quelques 80 millions d'années, ce qui en fait la plus longue période post-cambrienne, mais reste quand même court à l'echelle de la Terre. En se basant sur le rythme actuel les même scientifique ont calculé la durée avant que le CO2 soit épuisé. Ils sont arrivé à un rythme ridiculement proche : 10 millions d'années.
Rassurez vous, ce calcul est faux. Ils avaient sous estimé le CO2 rejeté dans l'atmosphère par les volcans. Le calcaire qui s'enfonce dans le manteau par les zones de subduction est en effet dissocié et le gaz carbonique est en partie rejeté dans l'atmosphère, une autre est transformé en diamant. En tenant compte de ce phénomène, on arrive à une valeur beaucoup plus élevée, mais encore bien basse 100 millions d'années. On est bien loin des 4 milliards d'années.
Un autre minéral est indispensable aux être vivants : le phosphate. Cet ion intervient dans la fabrication des acides nucléiques, notre ADN par exemple. En fait, la pénurie de phosphate est plus cruciale que celle de carbone. Si les zones polaires sont les plus poissoneuses du monde malgré la température basse, c'est parce qu'en cet endroit des courants ascendants ramènent près de la surface le phosphate entreposé au fond des océans. Le phospahte est incorporés dans le squelette ou les coquilles de certains animaux. Quand l'animal meurt, il coule et retire le phospahte de la surface Le regroupement de cadavres en certains points est à l'origine des gisements d'apatite. N'existant pas sous forme gazeuse, le phosphate n'est pas facilement remis en circulation. En fait, l'agent de dispersion le plus efficace est l'homme qui s'en sert pour ses engrais et sa lessive. Les lessives aux phophates ne sont donc pas nocives comme on le croit souvent, au contraire, mais la concentration de phospahtes excessive dans un milieu restreint asphyxie ce milieu. Ci ces eaux usées étaient dispersées sur une grande surfaces , par exemple à mille kilometres au large dans les océans (zones desertiques par manque de phosphates justement), la vie en général subirait un boom extraordinaire.
La Terre a une température a peu près constante depuis sa naissance. Il y a eu des périodes chaudes et des périodes plus froides, mais jamais éloignée de plus de quelques degrés par rapport à une moyenne d'environ 20°C. Une telle stabilité est extraordinaires si l'on considère que d'une part Mars et Venus qui à l'origine avait des conditions climatiques similaires à la Terre on évoluée une vers un desert glacial, l'autre vers une fournaise infernale et que d'autre part la taille du soleil augmentant, la chaleur qu'il nous envoie est plus importante aujourd'hui que par le passé. Située entre les deux extrèmes, la Terre bénéficie de conditions moyennes. Malgré tout, elles n'auraient pu se maintenir pendant si longtemps sans moyens de régulation puissants.
Le pricipal d'entre eux est l'eau. En effet quand la température de la Terre augmente, la quantité d'eau qui s'évapore augmente aussi. La couche de nuage plus épaisse reflechit d'avantages de rayons solaires dans l'espace. Si la température baisse, l'eau se condense en pluie, les nuages disparaissent et les rayons lumineux sont moins reflechis. La Terre est recouverte au trois quart par les océans cela représente une masse d'eau gigantesque et un pouvoir de régulation immense. Ce phénomène peut d'ailleurs etre expérimenté à notre echelle au niveau local : au Sahara très sec, les journées sont chaudes, et les nuits glaciales, l'amplitude circadienne atteignant 60°C, a Moscou, plus humide mais au centre d'un continent , l'été est chaud mais l'hiver glacial, à Londres situé pourtant a la même latitude mais au bord de la mer, l'amplitude est beaucoup plus faible quant à Hawai, la température varie peu au cours de l'année mais il y a une saison sèche et une saison pluvieuse.
Toutefois, cette régulation a ses limites. L'eau est en effet un gaz a effet de serre. Lorsque la concentration d'eau augmente le piégage de la chaleur est amélioré. Ce phénomène est largement contrebalancé par la couverture nuageuse mais il existe. Si la température augmente trop, les nuages s'évaporent dans l'atmosphère et leur fonction régulatrice disparait, seul persiste l'effet de serre qui accroie l'augmentation de température, qui augmente la quantité d'eau dans l'atmosphère qui accroie a chaleur piégé au niveau du sol, etc... On arrive a une réaction que rien ne peut arrêter. On peu noter qu'un tel phénomène existe aussi vers le froid. Si la température baisse trop, les nuages disparaissent mais l'eau se transforme en glace qui a un pouvoir réfléchissant similaire, plus de chaleur est rayonnée dans l'espace et la température baisse encore. Toutefois la Terre étant une planête active, la course vers le froid peu s'arrêter, les volcans éruptions dégagent de grande quantité de chaleur, de l'eau liquide et de CO2 qui augmentent l'effet de serre et des poussière qui vont diminuer la reflexion de la glace, tout ceci va ramener la Terre dans sa plage de régulation. C'est pourquoi la Terre est toujours sortie de ses glaciations, aussi sévères soient elles, comme celle qui a sevi au précambrien et a entrainé le gel des océans sur une centaine de metres d'épaisseur pendant 10 millions d'année (glaciation qui aurait entrainé l'apparition des eucaryotes). Mais vers la chaleur, il n'existe pas de frein, si la température monte trop haut, elle ne s'arrêtera plus avant d'atteindre les 100°C. C'est ce qui s'est passé sur Venus et cette pourquoi les astronomes étudient attentivement cette planête, ils cherchent a determiner ce que veux dire "trop haut", si c'est 20 ou 25°C on est tranquille, si c'est 5°C, on l'atteindra avant le XXIIeme sciècle. Mais il faudra encore plusieurs sciècles pour rendre la Terre invivable.
Quand les signes de cet emballement deviendront visibles, il sera trop tard. Mais rassurez vous, il y aura des signes avant coureurs bien avant le point de non retour : dereglements climatiques tels que violentes tempêtes, pluies dilluviennes, inondations, qui correspondront aux ultimes tentatives de la Terre pour s'opposer à la hausse de température.
