Paradoxe du jeune soleil faible : un effet de serre de CO2 extrême a réchauffé la jeune terre

Earth Greenhouse Effect Illustration

Illustration de l'effet de serre de la terre

Bien que le rayonnement solaire soit relativement faible, la température sur la jeune Terre était chaude. Une équipe internationale de géoscientifiques a découvert des indices importants indiquant que des niveaux élevés de dioxyde de carbone dans l’atmosphère étaient responsables de ces températures élevées. Il ne s’est refroidi qu’avec le début de la tectonique des plaques, le CO2 étant progressivement capté et stocké sur les continents émergents.

CO atmosphérique très élevé2 niveaux peuvent expliquer les températures élevées sur la Terre encore jeune il y a trois à quatre milliards d’années. À l’époque, notre Soleil brillait avec seulement 70 à 80 % de son intensité actuelle. Néanmoins, le climat sur la jeune Terre était apparemment assez chaud car il n’y avait pratiquement pas de glace glaciaire. Ce phénomène est connu sous le nom de « paradoxe du jeune soleil faible ». Sans un gaz à effet de serre efficace, la jeune Terre se serait figée en un bloc de glace. Que le CO2, le méthane ou un tout autre gaz à effet de serre qui a réchauffé la planète Terre est un sujet de débat parmi 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 qu’un taux élevé de CO2 les niveaux sont une explication plausible. Cela résoudrait également un autre problème géoscientifique : des températures océaniques apparemment trop élevées. L’étude est maintenant parue dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.

Une question très débattue en sciences de la Terre concerne les températures des premiers océans. Il est prouvé qu’ils étaient très chauds. Des mesures d’isotopes d’oxygène sur des roches calcaires ou siliceuses très anciennes, qui servent de géothermomètres, indiquent des températures d’eau de mer supérieures à 70°C. Des températures plus basses n’auraient été possibles que si l’eau de mer avait modifié sa composition en isotopes d’oxygène. Cependant, cela a longtemps été considéré comme improbable.

Les modèles de la nouvelle étude montrent qu’un taux élevé de CO2 les niveaux dans l’atmosphère peuvent fournir une explication, puisqu’ils auraient également provoqué un changement dans la composition de l’océan. « Élevé en CO2 Les niveaux expliqueraient ainsi deux phénomènes à la fois : d’une part, le climat chaud sur Terre, et d’autre part, pourquoi les géothermomètres semblent montrer de l’eau de mer chaude. En tenant compte des différents rapports isotopiques de l’oxygène de 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 ait aussi beaucoup de méthane dans l’atmosphère. Mais cela n’aurait eu aucun effet sur la composition de l’océan. Ainsi, cela n’expliquerait pas pourquoi le géothermomètre à oxygène indique des températures trop élevées. “Les deux phénomènes ne peuvent s’expliquer que par des niveaux élevés de CO2“, a ajouté Herwartz. Les auteurs estiment la quantité totale de CO2 avoir totalisé environ une barre. Ce serait comme si toute l’atmosphère d’aujourd’hui était composée de CO2.

«Aujourd’hui, CO2 n’est qu’une trace de gaz dans l’atmosphère. Comparé à cela, une barre sonne comme une quantité absurdement élevée. Cependant, en regardant notre planète sœur Vénus avec ses environ 90 bar de CO2 met les choses en perspective », a expliqué 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 et de schistes noirs ainsi que dans le 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, la capacité de stockage du carbone était donc limitée.

« Cela explique aussi l’énorme CO2 niveaux de la jeune Terre du point de vue d’aujourd’hui. Après tout, il y a environ trois milliards d’années, la tectonique des plaques et le développement de masses continentales dans lesquelles le carbone pouvait être stocké sur une longue période ne faisaient que s’accélérer », a expliqué Thorsten Nagel de Université d’Aarhus.

Pour le cycle du carbone, l’apparition de la tectonique des plaques a tout changé. De grandes masses terrestres avec des montagnes ont fourni une altération plus rapide du silicate, qui a converti le CO2 dans le calcaire. De plus, le carbone est devenu effectivement piégé dans le manteau terrestre lorsque les plaques océaniques ont été subductées. La tectonique des plaques a ainsi causé le CO2 contenu de l’atmosphère à chuter fortement. Des périodes glaciaires répétées montrent qu’il est devenu beaucoup plus froid sur Terre.

« Des études antérieures avaient déjà indiqué que les teneurs en calcaire des basaltes anciens indiquaient une forte baisse du CO atmosphérique.2 niveaux. Cela correspond bien à une augmentation des isotopes de l’oxygène en même temps. Tout indique que le CO atmosphérique2 le contenu a rapidement diminué après le début de la tectonique des plaques », a conclu Daniel Herwartz. Cependant, dans ce contexte, « rapidement » fait référence à plusieurs centaines de millions d’années.

Référence : « A CO2 la serre a efficacement réchauffé la Terre primitive et diminué l’eau de mer 18O/16O before the onset of plate tectonics » de Daniel Herwartz, Andreas Pack et Thorsten J. Nagel, 1 juin 2021, Actes de l’Académie nationale des sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2023617118

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