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Des chercheurs ont découvert le gaz à effet de serre qui a sauvé la Terre

7930 lectures / 4 commentaires11 septembre 2009, 18 h 00

Une équipe dano-japonaise a élucidé la raison pour laquelle la Terre n'était pas complètement gelée lors de l'ère Archéenne. Leurs travaux apportent la preuve qu'à cette époque, l'eau a pu rester à l'état liquide grâce à un gaz à effet de serre. Les résultats ont été publiés dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Les chimistes de l'université de Copenhague, au Danemark et de l'institut de technologie de Tokyo, au Japon, ont découvert qu'un gaz à effet de serre a évité à la Terre de se congeler totalement, alors que le Soleil était 30% moins chaud qu'actuellement. Le chaînon manquant : l'oxysulfure de carbone (COS), dégagé par des millénaires d'activité volcanique.

«L'oxysulfure de carbone est vraiment le summum en matière de gaz à effet de serre. Il est bien plus efficace que le dioxyde de carbone», explique le professeur Matthew S. Johnson, du département de chimie de l'université de Copenhague. «Nous estimons qu'une couverture de ce gaz aurait retenu environ 30% d'énergie en plus à la surface de la planète, compensant ce qui manquait au Soleil».

Pour découvrir ce qui aurait pu aider la jeune Terre à rester assez chaude malgré un Soleil plus froid, les chercheurs ont étudié les rapports entre les isotopes du soufre dans des roches anciennes. Ils ont découvert un mélange d'isotopes qui pouvait difficilement résulter de processus géologiques.

«Aucun processus connu du manteau terrestre ne pouvait réellement expliquer une telle répartition des isotopes», déclare le professeur Johnson. «Il fallait que quelque chose se produise au niveau de l'atmosphère.»

Les chimistes ont irradié du dioxyde de soufre par diverses longueurs d'ondes de lumière solaire, et découvert que la lumière solaire passant au travers de l'oxysulfure de carbone génère les longueurs d'ondes qui produisent «l'étrange» mélange d'isotopes.

«De toute évidence, l'oxysulfure de carbone est un candidat manifeste pour expliquer l'effet protecteur ; mais jusqu'à présent, personne n'y avait pensé», fait remarquer le chercheur. «Nous avons en fait trouvé l'équivalent précambrien de la couche d'ozone actuelle, un gaz qui protège la Terre des ultraviolets. Mais contrairement à l'ozone, l'oxysulfure de carbone a aussi gardé la planète au chaud. Pourtant, la suite de l'histoire pose problème: la planète s'est refroidie.»

L'apparition de la vie sur Terre s'est traduite par la libération d'une quantité croissante d'oxygène, ce qui a entraîné l'oxydation de l'atmosphère. De ce fait, le soufre rejeté par les volcans n'a plus été transformé en oxysulfure de carbone mais en aérosols sulfatés qui ont eu pour effet de refroidir la planète.

Le professeur Johnson et ses collègues ont réalisé un modèle informatique de l'atmosphère ancienne qui, associé à des expériences en laboratoire, a montré que la diminution de COS et l'augmentation des aérosols sulfatés ont conduit à la Terre «boule de neige», une glaciation totale de la planète qui pourrait avoir marqué la fin de l'Archéen il y a 2500 millions d'années.

«Notre étude montre que la répartition et la composition des gaz atmosphériques ont fait passer la Terre d'un état propice à la vie à une période glaciaire à l'échelle planétaire, pendant des millions d'années», souligne le professeur Johnson. «Je ne vois pas de meilleure raison d'être extrêmement vigilant quant à la quantité de gaz à effet de serre que nous rejetons actuellement dans l'atmosphère.»

En savoir plus

Référence

Ueno Y., et al. (2009) Geological sulfur isotopes indicate elevated OCS in the Archean atmosphere, solving the faint young sun paradox. Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI:10.1073/pnas.0903518106.

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