Bien que le rayonnement solaire soit relativement faible, la température sur la jeune Terre était chaude. Une équipe internationale de géoscientifiques a trouvé des indices importants indiquant que des niveaux élevés de dioxyde de carbone dans l'atmosphère étaient responsables de ces températures élevées. Elle n'a fait que se refroidir avec le début de la tectonique des plaques, le CO2 étant progressivement capté et stocké sur les continents émergents.
CO atmosphérique très élevé2 les 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 à 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 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 CO élevé2 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. Les mesures des isotopes de l'oxygène sur des roches calcaires ou siliceuses très anciennes, qui servent de géothermomètres, indiquent des températures de l'eau de mer supérieures à 70°C. Des températures plus basses n'auraient été possibles que si l'eau de mer avait changé sa composition en isotopes d'oxygène. Cependant, cela a longtemps été considéré comme improbable.
Les modèles de la nouvelle étude montrent que le CO élevé2 les niveaux dans l'atmosphère peuvent fournir une explication, puisqu'ils auraient également provoqué un changement dans la composition de l'océan. "Haut CO2 les niveaux expliqueraient donc deux phénomènes à la fois : premièrement, le climat chaud sur Terre, et deuxièmement, 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 avait 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'un gaz traceur dans l'atmosphère. Comparé à cela, une barre sonne comme une quantité absurdement grande. Cependant, en regardant notre planète sœur Venus avec ses 90 bar de CO environ2 met les choses en perspective », explique Andreas Pack de l'Université de Göttingen.
Sur Terre, 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 du calcaire. Ces réservoirs de carbone sont principalement situés sur les continents. Cependant, la jeune Terre était largement recouverte d'océans et il n'y avait pratiquement pas de continents, de sorte que la capacité de stockage du carbone était limitée.
"Cela explique aussi l'énorme CO2 niveaux de la jeune Terre dans la perspective d'aujourd'hui. Après tout, il y a environ trois milliards d'années, la tectonique des plaques et le développement de masses terrestres 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 des silicates, 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 subduites. La tectonique des plaques a ainsi provoqué le CO2 le contenu de l'atmosphère chute fortement. Les périodes glaciaires répétées montrent qu'il est devenu nettement plus froid sur Terre.
"Des études antérieures avaient déjà indiqué que la teneur en calcaire des basaltes anciens indique une forte baisse du CO atmosphérique2 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 serre a efficacement réchauffé la Terre primitive et réduit l'eau de mer 18O/16O avant le début de la tectonique des plaques » par Daniel Herwartz, Andreas Pack et Thorsten J. Nagel, 1er juin 2021, Actes de l'Académie nationale des sciences.
DOI: 10.1073 / pnas.2023617118
