Illustration de la Voie lactée vue de la Terre où la supernova accélère les rayons cosmiques à des énergies élevées. Certaines de ces particules de rayons cosmiques entrent dans l’atmosphère terrestre, où elles produisent des structures de douche de particules secondaires. Un résultat surprenant est que les changements dans les rayons cosmiques au cours de l’histoire de la Terre ont influencé la vie sur Terre. Crédit : H. Svensmark/DTU Space
Un lien remarquable entre le nombre d’étoiles proches qui explosent, appelées supernovae, et la vie sur Terre a été découvert.
Des preuves démontrent un lien étroit entre la fraction de matière organique enfouie dans les sédiments et les changements dans l’occurrence des supernovae. Cette corrélation est apparente au cours des 3,5 derniers milliards d’années et de manière plus détaillée au cours des 500 millions d’années précédentes.
Cette corrélation indique que les supernovae ont établi les conditions essentielles dans lesquelles la vie sur Terre devait exister. C’est ce que conclut un nouvel article de recherche publié dans la revue scientifique Geophysical Research Letters par le chercheur principal Henrik Svensmark, de DTU Space.
Selon l’article, une explication du lien observé entre les supernovae et la vie est que les supernovae influencent le climat de la Terre. Un nombre élevé de supernovae entraîne un climat froid avec une différence de température importante entre l’équateur et les régions polaires. Il en résulte des vents forts et un brassage des océans, essentiels à l’apport de nutriments aux systèmes biologiques. Une concentration élevée de nutriments entraîne une plus grande bioproductivité et un enfouissement plus important de la matière organique dans les sédiments. Un climat chaud se caractérise par des vents plus faibles et un moindre brassage des océans, un apport moindre en nutriments, une bioproductivité plus faible et un enfouissement moins important de la matière organique.
“Une conséquence fascinante est que le déplacement de la matière organique vers les sédiments est indirectement la source d’oxygène. La photosynthèse produit de l’oxygène et du sucre à partir de la lumière, de l’eau et du CO2. Cependant, si la matière organique n’est pas déplacée dans les sédiments, l’oxygène et la matière organique deviennent du CO2 et de l’eau. L’enfouissement de la matière organique empêche cette réaction inverse. Par conséquent, les supernovae contrôlent indirectement la production d’oxygène, et l’oxygène est le fondement de toute vie complexe”, explique l’auteur Henrik Svensmark.
Dans l’article, une mesure de la concentration de nutriments dans l’océan au cours des 500 derniers millions d’années présente une corrélation raisonnable avec les variations de la fréquence des supernovae. La concentration de nutriments dans les océans est trouvée en mesurant les éléments traces dans la pyrite (FeS2, aussi appelé or des fous) incrustée dans le schiste noir, qui est sédimenté au fond de la mer. Il est possible d’estimer la fraction de matière organique dans les sédiments en mesurant le carbone 13 par rapport au carbone 12. Puisque la vie préfère le carbone 12, plus léger atomela quantité de biomasse dans les océans du monde entier modifie le rapport entre le carbone-12 et le carbone-13 mesuré dans les sédiments marins.
“Les nouvelles preuves indiquent une interconnexion extraordinaire entre la vie sur Terre et les supernovae, médiée par l’effet des rayons cosmiques sur les nuages et le climat”, déclare Henrik Svensmark.
Le lien avec le climat
Des études antérieures menées par Svensmark et ses collègues ont démontré que les ions favorisent la formation et la croissance des aérosols, influençant ainsi la fraction des nuages. Comme les nuages peuvent réguler l’énergie solaire qui peut atteindre la surface de la Terre, le lien entre les rayons cosmiques et les nuages est important pour le climat. Des preuves empiriques montrent que le climat de la Terre change lorsque l’intensité des rayons cosmiques change. La fréquence des supernovae peut varier de plusieurs centaines de pour cent sur des échelles de temps géologiques, et les changements climatiques qui en résultent sont considérables.
“Lorsque les étoiles lourdes explosent, elles produisent des rayons cosmiques composés de particules élémentaires aux énergies énormes. Les rayons cosmiques voyagent jusqu’à notre système solaire, et certains terminent leur voyage en entrant en collision avec l’atmosphère de la Terre. Là, ils sont responsables de l’ionisation de l’atmosphère”, dit-il.
Référence : “Taux de supernova et enfouissement de la matière organique” par Henrik Svensmark, 5 janvier 2022, Geophysical Research Letters.
DOI : 10.1029/2021GL096376
