Astronomie

Quelle était l'épaisseur de l'atmosphère primordiale de la Terre ?

Quelle était l'épaisseur de l'atmosphère primordiale de la Terre ?

La première atmosphère de la Terre était constituée d'hydrogène et d'hélium accumulés avant le début de la fusion dans le Soleil. Dès que cela s'est produit, il a été emporté par le Soleil. Combien d'atm d'hydrogène et d'hélium la Terre a-t-elle accumulée au pic de pression de la première atmosphère ?


Nous n'avons aucun moyen de savoir combien d'hydrogène et d'hélium se trouvaient dans l'atmosphère primordiale de la Terre. Ce qui est plus important, c'est en quoi consistait l'atmosphère au moment de la formation de la soupe primitive à partir de laquelle la vie est née, il y a un peu plus de 4 milliards d'années. Nous avons une assez bonne idée de ce qu'était cette atmosphère : principalement du dioxyde de carbone et de l'azote, un peu comme Mars à l'heure actuelle, mais avec des quantités importantes d'ammoniac et de méthane. De très petites quantités d'hydrogène et d'hélium, dont la plupart avaient alors été emportées par le rayonnement solaire. Il n'y avait pratiquement pas d'oxygène. Quant à la pression, tout ce que nous pouvons dire avec certitude, c'est que sur Terre, elle était bien plus élevée qu'elle ne l'est aujourd'hui. Les conditions à cette époque étaient similaires, mais pas identiques, sur Vénus, la Terre et Mars, peut-être aussi sur Titan, il est donc possible que les trois planètes telluriques aient développé une version de la soupe primitive de la Terre, qui était essentielle à la création de la vie. . Nous ne savons pas encore si la vie a émergé sur une autre planète que la Terre. Parce que les trois planètes avaient des océans, la vapeur d'eau aurait également été un constituant atmosphérique important.


Conférence 29 : L'atmosphère terrestre

L'"opacité" infrarouge provient des bandes d'absorption de H2O, CO2, CH4 et d'autres molécules. Absorption infrarouge de l'atmosphère de 1 à 28 microns (calculée)

Zoom dans le proche infrarouge (1-6 micron) montrant des bandes moléculaires spécifiques

  • Les photons sont absorbés par le sol, le chauffant
  • Le sol chaud rayonne infrarouge photons (loi de Wein)
  • La plupart des photons infrarouges émis par le sol chaud sont absorbés par l'atmosphère lors de leur sortie, chauffant l'atmosphère.

Les implications sont très intéressantes : sans l'effet de serre, il n'y aurait pas d'eau liquide sur Terre, seulement de la glace. Puisque la vie telle que nous la comprenons nécessite de l'eau liquide, s'il n'y avait pas d'effet de serre, la Terre serait inhospitalière à la vie.

Le terme "effet de serre" est quelque peu impropre. Les serres (les bâtiments en verre doivent rester au chaud pendant l'hiver pour les plantes en croissance) fonctionnent principalement en inhibant la convection (mouvements d'ébullition de l'air réchauffé par le chauffage solaire du sol à l'intérieur de la serre), plutôt que par le piégeage radiatif de la lumière du soleil derrière le verre. Piégeage radiatif Est-ce que contribuent au fonctionnement d'une serre de jardin, mais seulement à une fraction du chauffage total ressenti à l'intérieur d'une serre.


Quelle était l'épaisseur de l'atmosphère primordiale de la Terre ? - Astronomie

Le plus gros satellite de Saturne (sur 60 en orbite autour de Saturne) est le monde mystérieux appelé Titan. Son diamètre (5150 km), sa densité et sa masse sont légèrement supérieurs à ceux de Callisto. À 1,22 million de kilomètres de Saturne, il faut 15,9 jours pour orbiter autour de Saturne. Avec une densité de 1,881X l'eau, Titan est probablement moitié roche, moitié glace. Des observations minutieuses de la façon dont le vaisseau spatial Cassini s'est déplacé dans le champ de gravité de Titan ont montré que l'intérieur de Titan n'est que partiellement différencié (comme Callisto). Sous la surface gelée peut se trouver un océan interne d'eau liquide (ou un mélange eau-ammoniac) pris en sandwich entre deux épaisses couches de glace entourant un noyau de mélange roche-glace.

La particularité de Titan est qu'il a une atmosphère épaisse avec une pression d'air à la surface environ 1,5 fois plus épaisse que celle de la Terre. Même si la masse de Titan est encore plus petite que celle de Mars, il fait si froid (seulement 95 Kelvin) qu'il a pu conserver son atmosphère primordiale. L'atmosphère est composée d'azote moléculaire froid (95%) et de méthane (environ 5%). D'autres molécules organiques ont été détectées dans son atmosphère. Ils sont formés à partir de la lumière ultraviolette solaire et de particules à haute énergie accélérées par le champ magnétique de Saturne interagissant avec l'azote et le méthane atmosphériques. Les molécules d'azote et de méthane sont séparées (photodissociation) et les atomes se recombinent pour former une épaisse couche de brume composée principalement d'éthane qui bloque notre vision de la surface en lumière visible. Lorsque les gouttelettes des molécules organiques deviennent suffisamment grosses, elles pleuvent à la surface sous forme de dépôts très sombres de méthane et d'éthane liquides. On pense que le méthane bouillonnant sous la surface reconstitue le méthane perdu dans son atmosphère par photodissociation. L'image de Titan, Triton et de la Lune à la fin de cette sous-section montre Titan brumeux tel qu'il est vu dans les longueurs d'onde visibles depuis le vaisseau spatial Voyager. Malheureusement, les caméras du Voyager étaient précisément réglées sur le tort longueurs d'onde afin qu'il ne puisse pas regarder à travers la couche de brume. Par conséquent, tout ce qu'il a vu était une boule de duvet orange.

Le mélange de composés organiques de Titan ressemble probablement à la chimie de la Terre primitive. Ses températures très froides ont peut-être alors conservé un enregistrement de ce à quoi ressemblait la Terre primitive avant la formation de la vie. Cette possibilité et la possibilité de lacs ou d'océans de méthane et d'éthane cachés sous une brume de composés organiques ont fait de Titan le sujet spécial d'une mission sur l'orbiteur de Saturne pour faire suite à la mission de survol de Voyager. Le vaisseau spatial Cassini a tourné autour de Saturne pendant 13 ans, survolant ses nombreuses lunes, dont plus de 100 survols ciblés de Titan. En utilisant des longueurs d'onde infrarouges et un radar, Cassini a pu scruter l'atmosphère brumeuse. L'image ci-dessous est une mosaïque de 16 images prises à des longueurs d'onde infrarouges provenant de la surface et qui traversent facilement l'atmosphère jusqu'à la caméra de Cassini.

Cassini a réussi à échantillonner des particules des niveaux les plus élevés de l'atmosphère de Titan (plusieurs centaines de kilomètres au-dessus de la surface) et a constaté qu'il y avait des traces d'oxygène dans la haute atmosphère de Titan, probablement de la photodissociation de l'eau s'échappant d'Encelade (voir ci-dessous) en hydrogène et oxygène . La présence de traces d'oxygène permet de fabriquer une plus grande variété de composés chimiques avec l'énergie de la lumière du soleil que l'azote et le méthane seuls. Les scientifiques simulant les conditions de la haute atmosphère de Titan en mélangeant ensemble des composés simples sous de très faibles densités et en les baignant avec diverses bandes de longueur d'onde de lumière ont été en mesure de créer des composés organiques complexes, et une expérience rapportée en octobre 2010 (voir aussi l'article LPL Spotlight ou le communiqué de presse de l'UA) a produit les cinq bases nucléotidiques de la vie (adénine, cytosine, uracile, thymine et guanine) et deux acides aminés (glycine et alanine) lorsqu'un mélange d'azote moléculaire, de méthane et de monoxyde de carbone a été soumis aux micro-ondes. La Terre primitive avec seulement des traces d'oxygène dans son atmosphère aurait pu produire les premiers nucléotides et acides aminés de la même manière.

Le montage ci-dessous comprend une carte radar des lacs proches du pôle nord de Titan. Ils sont remplis d'éthane et de méthane liquides et sont alimentés par les infiltrations souterraines et les précipitations. Ressemblant beaucoup aux lacs de la Terre, vous pouvez voir des baies, des îles et des réseaux d'affluents. Le grand lac en haut de la carte radar est plus grand que le lac Supérieur sur Terre. Kraken Mare, dont une petite partie est visible dans la partie inférieure gauche de la carte, est aussi grande que la mer Caspienne sur Terre. Il y a aussi des lacs près du pôle sud de Titan. [Données utilisées pour créer le montage : image à 939 nm, image à reflets de 5 microns et image radar.]


Titan, Triton et notre Lune à la même échelle.

Encelade

Encelade est la quatrième plus grande lune de Saturne avec un diamètre de 504 km. Il est montré devant le Titan beaucoup plus grand dans l'image à gauche de Cassini. Encelade orbite à 238 000 kilomètres de Saturne en 1,37 jour. Malgré sa petite taille, Encelade est une lune de grand intérêt car elle a l'albédo le plus élevé de toutes les lunes majeures (1,0) et elle est géologiquement active. Le chauffage des marées ne fournit qu'une petite quantité (environ 1/5e) de la chaleur interne de cette lune. Les simulations montrent que si Encelade a une légère oscillation dans sa rotation comprise entre 0,75 et 2 degrés, l'oscillation pourrait générer environ cinq fois plus de chaleur que le réchauffement des marées et la produire aux endroits observés de plus grande chaleur dans les fissures de son hémisphère sud. . L'activité géologique est aidée par Encelade étant principalement de la glace --- sa densité est de 1,61X l'eau. Rappelons que les glaces peuvent se déformer et fondre à des températures plus basses que les roches silicatées et métalliques.

Encelade a des geysers jaillissant de l'eau (vapeur et glace) de son pôle sud qui pointent vers un grand océan d'eau liquide sous sa surface glacée, semblable à un miroir. Les geysers peuvent être vus lorsque l'on est de l'autre côté d'Encelade en regardant en arrière vers le Soleil. Les petites particules diffusent la lumière du soleil vers le spectateur. Le matériau du geyser est capable d'échapper à Encelade et de faire partie de l'anneau E de Saturne. L'activité d'Encelade semble être localisée dans l'hémisphère sud. Son hémisphère nord a beaucoup plus de cratères. L'échantillonnage du matériau du geyser a trouvé des sels (chlorure de sodium et chlorure de potassium) et des carbonates mélangés à l'eau. Cela signifie que la couche d'eau liquide est en contact avec le noyau rocheux au lieu d'être prise en sandwich entre des couches de glace. S'il y a un océan sous la surface glacée, Encelade devrait-il être un autre endroit où chercher la vie en plus d'Europe ?

Dans cette image ci-dessus prise en novembre 2009, plus de 30 jets individuels projettent de la vapeur d'eau et de la glace à des centaines de kilomètres de la région du pôle sud.

La région du pôle sud d'Encelade est un contraste frappant avec les régions plus au nord dans l'image de droite. Dans cette vue en couleur améliorée, les "tiges bleus" se démarquent. Les "rayures de tigre" sont des fissures qui projettent des particules de glace, de la vapeur d'eau et des composés organiques.

Triton

Triton a de nombreuses stries noires sur sa surface qui peuvent être dues à l'évacuation volcanique de l'azote chauffé à l'état gazeux malgré les très basses températures par des pressions internes élevées. Les fontaines d'azote mesurent environ 8 kilomètres de haut et se déplacent ensuite parallèlement à la surface par les vents dans la partie supérieure de sa mince atmosphère. Une autre chose inhabituelle à propos de Triton est son orbite très inclinée (par rapport à l'équateur de Neptune). Son orbite circulaire est rétrograde (vers l'arrière), ce qui signifie que l'orbite se dégrade --- Triton est en train de s'enfoncer dans Neptune. L'orbite étrange de Triton et l'orbite très elliptique de l'autre lune majeure de Neptune, Néréide, conduisent à la proposition que Triton a été capturé par Neptune lorsque Triton est passé trop près d'elle. S'il n'a pas été capturé, Triton a certainement été affecté par quelque chose passant près du système de Neptune.


L'expérience Miller-Urey

En 1953, les scientifiques américains Stanley Miller et Harold Urey ont testé la théorie. Ils ont combiné les gaz atmosphériques dans les quantités que l'atmosphère de la Terre primitive était censée contenir. Ils ont ensuite simulé un océan dans un appareil fermé.

Avec des chocs de foudre constants simulés à l'aide d'étincelles électriques, ils ont pu créer des composés organiques, y compris des acides aminés. En fait, près de 15 pour cent du carbone dans l'atmosphère modélisée s'est transformé en divers éléments organiques en seulement une semaine. Cette expérience révolutionnaire a semblé prouver que la vie sur Terre pouvait s'être formée spontanément à partir d'ingrédients non organiques.


L'atmosphère primitive de la Terre : une mise à jour

Des scientifiques du NAI New York Center for Astrobiology de l'Institut polytechnique Rensselaer ont utilisé les minéraux les plus anciens de la Terre pour reconstituer les conditions atmosphériques présentes sur Terre très peu de temps après sa naissance. Les découvertes, qui apparaissent dans le numéro actuel de Nature, sont la première preuve directe de ce à quoi ressemblait l'ancienne atmosphère de la planète peu de temps après sa formation et remettent directement en question des années de recherche sur le type d'atmosphère à partir duquel la vie est née sur la planète. .

Les scientifiques montrent que l'atmosphère de la Terre à peine 500 millions d'années après sa création n'était pas une friche remplie de méthane comme cela avait été proposé précédemment, mais était plutôt beaucoup plus proche des conditions de notre atmosphère actuelle. Les découvertes, dans un article intitulé « L'état d'oxydation des magmas Hadean et implications pour l'atmosphère de la Terre primitive », ont des implications pour notre compréhension de comment et quand la vie a commencé sur cette planète et pourrait commencer ailleurs dans l'univers.

Pendant des décennies, les scientifiques ont cru que l'atmosphère de la Terre primitive était fortement réduite, ce qui signifie que l'oxygène était considérablement limité. De telles conditions pauvres en oxygène auraient entraîné une atmosphère remplie de méthane nocif, de monoxyde de carbone, de sulfure d'hydrogène et d'ammoniac. À ce jour, il reste des théories et des études largement répandues sur la façon dont la vie sur Terre a pu être construite à partir de ce cocktail atmosphérique mortel.

Maintenant, les scientifiques de Rensselaer renversent ces hypothèses atmosphériques avec des découvertes qui prouvent que les conditions sur la Terre primitive n'étaient tout simplement pas propices à la formation de ce type d'atmosphère, mais plutôt à une atmosphère dominée par les composés plus riches en oxygène trouvés dans notre atmosphère actuelle, y compris l'eau, le dioxyde de carbone et le dioxyde de soufre.

"Nous pouvons maintenant affirmer avec une certaine certitude que de nombreux scientifiques qui étudient les origines de la vie sur Terre ont simplement choisi la mauvaise atmosphère", a déclaré Bruce Watson, professeur de science à l'Institut Rensselaer.

Les résultats reposent sur la théorie largement répandue selon laquelle l'atmosphère terrestre a été formée par les gaz libérés par l'activité volcanique à sa surface. Aujourd'hui, comme aux premiers jours de la Terre, le magma s'écoulant des profondeurs de la Terre contient des gaz dissous. Lorsque ce magma s'approche de la surface, ces gaz sont libérés dans l'air environnant.

"La plupart des scientifiques diraient que ce dégazage du magma était la principale entrée dans l'atmosphère", a déclaré Watson. "Pour comprendre la nature de l'atmosphère" au début ", nous devions déterminer quelles espèces de gaz se trouvaient dans les magmas alimentant l'atmosphère."

À mesure que le magma s'approche de la surface de la Terre, il éclate ou se bloque dans la croûte, où il interagit avec les roches environnantes, se refroidit et se cristallise en roche solide. Ces magmas gelés et les éléments qu'ils contiennent peuvent être des jalons littéraux dans l'histoire de la Terre.

Une étape importante est le zircon. Contrairement à d'autres matériaux qui sont détruits au fil du temps par l'érosion et la subduction, certains zircons sont presque aussi vieux que la Terre elle-même. En tant que tels, les zircons peuvent littéralement raconter toute l'histoire de la planète - si vous connaissez les bonnes questions à poser.

Les scientifiques ont cherché à déterminer les niveaux d'oxydation des magmas qui ont formé ces anciens zircons pour quantifier, pour la première fois, à quel point les gaz libérés au début de l'histoire de la Terre étaient oxydés. Selon l'auteur principal de l'étude, Dustin Trail, chercheur postdoctoral au Centre d'astrobiologie, comprendre le niveau d'oxydation pourrait faire la différence entre le méchant gaz des marais et le mélange de vapeur d'eau et de dioxyde de carbone auquel nous sommes actuellement si habitués.

"En déterminant l'état d'oxydation des magmas qui ont créé le zircon, nous pourrions ensuite déterminer les types de gaz qui finiraient par se frayer un chemin dans l'atmosphère", a déclaré Trail.

Pour ce faire, Trail, Watson et leur collègue, le chercheur postdoctoral Nicholas Tailby, ont recréé la formation de zircons en laboratoire à différents niveaux d'oxydation. Ils ont littéralement créé de la lave en laboratoire. Cette procédure a conduit à la création d'une jauge d'oxydation qui pourrait ensuite être comparée aux zircons naturels.

Au cours de ce processus, ils ont recherché des concentrations d'un métal des terres rares appelé cérium dans les zircons. Le cérium est un indicateur d'oxydation important car il peut se trouver sous deux états d'oxydation, l'un étant plus oxydé que l'autre. Plus les concentrations de cérium de type plus oxydé dans le zircon sont élevées, plus l'atmosphère était probablement oxydée après leur formation.

Les étalonnages révèlent une atmosphère avec un état d'oxydation plus proche des conditions actuelles. Les résultats fournissent un point de départ important pour de futures recherches sur les origines de la vie sur Terre.

"Notre planète est la scène sur laquelle toute la vie s'est jouée", a déclaré Watson. « Nous ne pouvons même pas commencer à parler de la vie sur Terre tant que nous ne savons pas quelle est cette étape. Et les conditions d'oxygène étaient d'une importance vitale en raison de la façon dont elles affectent les types de molécules organiques qui peuvent être formées. »

Bien qu'il s'agisse de l'atmosphère dans laquelle la vie respire, vit et prospère actuellement, notre atmosphère oxydée actuelle n'est pas actuellement considérée comme un excellent point de départ pour la vie. Le méthane et ses homologues pauvres en oxygène ont beaucoup plus de potentiel biologique pour passer des composés inorganiques aux acides aminés et à l'ADN essentiels à la vie. En tant que tel, Watson pense que la découverte de son groupe peut revigorer les théories selon lesquelles ces éléments constitutifs de la vie n'ont peut-être pas été créés sur Terre, mais livrés d'ailleurs dans la galaxie.

Les résultats ne vont cependant pas à l'encontre des théories existantes sur le cheminement de la vie des organismes anaérobies vers les organismes aérobies. Les résultats quantifient la nature des molécules de gaz contenant du carbone, de l'hydrogène et du soufre dans la première atmosphère, mais ils n'éclairent pas sur l'augmentation beaucoup plus tardive de l'oxygène libre dans l'air. Selon Trail, il restait encore beaucoup de temps pour que l'oxygène s'accumule dans l'atmosphère par le biais de mécanismes biologiques.

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L'atmosphère primordiale de la Terre

Eh bien, une façon de le savoir est de mesurer un élément qui ne change pas. C'est-à-dire, mesurer un élément qui est trop lourd pour s'échapper de la Terre afin qu'il n'aille nulle part, et ne réagisse pas avec quoi que ce soit afin qu'il ne change pas de forme et ne se cache pas de la vue. L'un de ces éléments est le 20 Ne (Néon). Il ne s'est pas échappé et il ne se transforme pas en autre chose. Ce qui est ici est ce qui a toujours été ici. Les scientifiques ont mesuré 3 choses la quantité de 20 Ne dans l'atmosphère aujourd'hui, la quantité d'azote dans l'atmosphère de la Terre ainsi que dans le Soleil. Si la Terre avait toujours son atmosphère d'origine, alors l'équilibre entre la quantité d'azote et la quantité de néon dans l'atmosphère terrestre serait le même que celui du Soleil, à savoir les quantités « cosmiques ». Ce qu'ils ont appris de ces mesures, c'est que la quantité d'azote par rapport à la quantité de néon dans la Terre est 10 000 de plus qu'elle ne devrait l'être ! Cela signifie que tout l'azote supplémentaire dans l'atmosphère terrestre est nouveau et doit provenir de quelque part. De plus, avec de petites planètes comme la Terre, Mars et Vénus, l'atmosphère finira par dériver à moins qu'elle ne soit reconstituée d'une manière ou d'une autre. Les scientifiques appellent la nouvelle atmosphère une atmosphère secondaire, et ils pensent que tous les nouveaux gaz proviennent des volcans. Cela suggère que, avec la Terre au moins, l'atmosphère est continuellement reconstituée par l'activité volcanique.


L'atmosphère terrestre en contexte

Notre compréhension de l'évolution des atmosphères planétaires a aidé les scientifiques à étudier maintenant d'autres planètes. Par exemple, les informations recueillies par le rover Curiosity suggèrent que Mars avait autrefois une atmosphère beaucoup plus épaisse, mais qu'elle en a perdu la majeure partie il y a près de 4 milliards d'années (Mahaffy et al., 2013). Les scientifiques de la NASA l'ont déduit en étudiant l'abondance et les isotopes de l'argon dans l'atmosphère martienne, tout comme Aston et Brown ont étudié le néon sur Terre.

Plus loin, les astronomes ont commencé à étudier Titan, une lune en orbite autour de Saturne qui a une atmosphère épaisse et riche en azote. Les scientifiques pensent qu'elle pourrait avoir une composition similaire à l'atmosphère secondaire que la Terre aurait eue avant l'évolution de la vie. Cela illustre comment l'étude des atmosphères planétaires continue de nécessiter l'analyse de notre propre planète ainsi que d'autres corps du système solaire, et comment les connaissances que nous acquérons améliorent notre compréhension des deux.

Résumé

Ce module examine comment l'atmosphère terrestre a changé depuis que la planète existe. À partir d'indices fournis par le gaz néon, le module retrace comment les scientifiques ont reconstitué l'histoire de l'atmosphère terrestre. Des techniques sont décrites pour déterminer la concentration des éléments trouvés sur Terre ainsi que ceux sur les planètes et les étoiles qui sont trop éloignées pour permettre aux scientifiques de prélever des échantillons.

Concepts clés

L'atmosphère primitive de la Terre avait une composition différente de celle de l'atmosphère moderne.

L'atmosphère moderne de la Terre a évolué sur des milliards d'années en raison de nombreux processus géologiques différents.

Notre connaissance de l'atmosphère primordiale de la Terre provient de l'étude des atmosphères d'autres planètes et de la composition des étoiles, ainsi que des indices de l'enregistrement des roches.


Structure de l'atmosphère

La structure de l'atmosphère est illustrée dans [link]. La majeure partie de l'atmosphère est concentrée près de la surface de la Terre, dans les 10 derniers kilomètres environ où les nuages ​​se forment et où les avions volent. Dans cette région, appelée la troposphère— l'air chaud, réchauffé par la surface, monte et est remplacé par des courants descendants d'air plus froid c'est un exemple de convection. Cette circulation génère des nuages ​​et du vent. Au sein du troposphère, la température diminue rapidement avec l'augmentation de l'altitude jusqu'à des valeurs proches de 50 °C sous le point de congélation à sa limite supérieure, où la stratosphère commence. La plupart stratosphère, qui s'étend jusqu'à environ 50 kilomètres au-dessus de la surface, est froide et sans nuages.

Structure de l'atmosphère terrestre. La hauteur augmente sur le côté gauche du diagramme et les noms des différentes couches atmosphériques sont affichés sur la droite. Dans la partie supérieure de l'ionosphère, le rayonnement ultraviolet du Soleil peut enlever les électrons de leurs atomes, laissant l'atmosphère ionisée. La ligne rouge incurvée indique la température (voir l'échelle sur l'axe des x).

Près du sommet de la stratosphère est une couche de ozone (O3), une forme lourde d'oxygène avec trois atomes par molécule au lieu des deux habituels. Parce que ozone est un bon absorbeur de lumière ultraviolette, il protège la surface d'une partie du rayonnement ultraviolet dangereux du Soleil, permettant à la vie d'exister sur Terre. La rupture de ozone ajoute de la chaleur au stratosphère, inversant la tendance à la baisse de la température dans le troposphère. Parce que ozone est essentiel à notre survie, nous avons réagi avec une préoccupation justifiée aux preuves qui sont devenues claires dans les années 1980 que l'atmosphère ozone était détruit par les activités humaines. Par accord international, la production de produits chimiques industriels qui causent ozone l'épuisement, appelé chlorofluorocarbures, ou CFC, a été progressivement éliminé. Par conséquent, ozone la perte s'est arrêtée et le “ozone le trou au-dessus de l'Antarctique se rétrécit progressivement. C'est un exemple de la façon dont une action internationale concertée peut aider à maintenir l'habitabilité de la Terre.

À des altitudes supérieures à 100 kilomètres, l'atmosphère est si mince que les satellites en orbite peuvent la traverser avec très peu de friction. De nombreux atomes sont ionisés par la perte d'un électron, et cette région est souvent appelée l'ionosphère. À ces altitudes, des atomes individuels peuvent parfois s'échapper complètement du champ gravitationnel de la Terre. Il y a une fuite continue et lente de l'atmosphère, en particulier des atomes légers, qui se déplacent plus rapidement que les lourds. L'atmosphère terrestre ne peut, par exemple, retenir longtemps l'hydrogène ou l'hélium qui s'échappent dans l'espace. La Terre n'est pas la seule planète à subir des fuites atmosphériques. Les fuites atmosphériques ont également créé l'atmosphère mince de Mars. L'atmosphère sèche de Vénus a évolué parce que sa proximité avec le Soleil a vaporisé et dissocié toute eau, avec les gaz composants perdus dans l'espace.


Qui a demandé Vénus ?

De tous les mondes rocheux du système solaire, Vénus prend le gâteau - et en a d'autres. Son atmosphère est étouffante, d'une épaisseur toxique. À la surface, l'air est presque cent fois plus dense qu'il ne l'est sur Terre, ce qui fait que le « niveau de la mer » sur Vénus équivaut à la pression d'une oreille écrasante de 3 000 pieds (900 mètres) sous l'eau.

Les kilomètres d'air incessants au-dessus de Vénus emprisonnent la chaleur, un effet de serre en pleine floraison. Cela rend la surface si chaude qu'elle y est plus chaude que sur Mercure, bien que cette dernière planète soit plus proche du soleil.

Vous voulez faire fondre du plomb ? Laissez simplement une barre de plomb à la surface de Vénus et attendez. L'ambiance fera le reste du travail.

Pour aggraver ce cauchemar infernal d'une planète (car pourquoi pas), l'atmosphère de Vénus héberge une quantité substantielle d'acide sulfurique. L'acide forme des nuages ​​dans la haute atmosphère et, en dessous, une brume brumeuse de soupe aux pois, avant de se condenser pour produire des pluies acides.

Mais ces pluies acides ne parviennent même pas à la surface : les températures et les pressions les évaporent rapidement avant qu'elles ne touchent le sol.

Vénus est-elle méchante ? Tu paries. Est-ce spécial ? Eh bien, c'est certainement unique en son genre.


Super-Earth 55 Cancri e pourrait avoir une atmosphère épaisse et semblable à la Terre

Une exoplanète chaude et rocheuse appelée 55 Cancri e a probablement une atmosphère plus épaisse que celle de la Terre, avec des ingrédients qui pourraient être similaires à ceux de l'atmosphère terrestre, selon une étude menée par des chercheurs du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, de Caltech et de l'Université de Californie, Berkeley.

Cette vue d'artiste montre la super-Terre 55 Cancri e en orbite autour de l'étoile semblable au Soleil 55 Cancri A. Crédit image : NASA/JPL-Caltech.

55 Cancri e est l'une des cinq planètes en orbite autour de l'étoile semblable au Soleil 55 Cancri A qui est située à 40 années-lumière mais visible à l'œil nu dans la constellation du Cancer.

Découverte en 2004, cette planète a un rayon deux fois supérieur à celui de la Terre et une masse 8 fois supérieure, ce qui en fait une super-Terre.

55 Cancri e orbite autour de son étoile hôte à une distance de 0,015 UA — environ 25 fois plus proche que Mercure ne l'est de notre Soleil — toutes les 18 heures.

La planète est également verrouillée par les marées, ce qui signifie qu'elle ne tourne pas comme la Terre le fait, mais il y a un côté «jour» permanent et un côté «nuit».

Sur la base d'une étude de 2016 utilisant les données du télescope spatial Spitzer de la NASA, les astronomes ont émis l'hypothèse que la lave s'écoulerait librement dans les lacs du côté étoilé et se durcirait face à l'obscurité perpétuelle.

La lave du côté du jour refléterait le rayonnement de l'étoile mère, contribuant à la température globale observée de la planète.

Maintenant, une analyse plus approfondie des mêmes données Spitzer révèle que 55 Cancri e a probablement une atmosphère dont les ingrédients pourraient être similaires à ceux de l'atmosphère terrestre, mais plus épais.

Les lacs de lave directement exposés à l'espace sans atmosphère créeraient des points chauds locaux de températures élevées, ils ne sont donc pas la meilleure explication des observations de Spitzer.

« S'il y a de la lave sur cette planète, elle devrait couvrir toute la surface. Mais la lave serait cachée à notre vue par l'atmosphère épaisse », a déclaré l'astronome JPL/Caltech, le Dr Renyu Hu.

En utilisant un modèle amélioré de la façon dont l'énergie circulerait à travers la planète et rayonnerait dans l'espace, le Dr Hu et le Dr Isabel Angelo du JPL et de l'Université de Californie à Berkeley, constatent que le côté nuit de la planète n'est pas aussi froid qu'auparavant. pensée.

Le côté «froid» de 55 Cancri e est encore assez chaud selon les normes terrestres, avec une moyenne de 2 400 à 2 600 degrés Fahrenheit (1 300 à 1 400 degrés Celsius), et le côté chaud en moyenne 4 200 degrés Fahrenheit (2 300 degrés Celsius).

La différence entre les côtés chaud et froid devrait être plus extrême s'il n'y avait pas d'atmosphère.

« Les scientifiques se sont demandé si cette planète avait une atmosphère comme la Terre et Vénus, ou simplement un noyau rocheux et pas d'atmosphère, comme Mercure. Les arguments en faveur d'une atmosphère sont maintenant plus forts que jamais », a déclaré le Dr Hu.

"L'atmosphère de cette mystérieuse planète pourrait également contenir de l'azote, de l'eau et même de l'oxygène - des molécules présentes dans notre atmosphère - mais avec des températures beaucoup plus élevées partout", ont déclaré les auteurs.

"La densité de la planète est également similaire à celle de la Terre, ce qui suggère qu'elle est également rocheuse."

"La chaleur intense de l'étoile hôte serait cependant bien trop grande pour soutenir la vie et ne pourrait pas maintenir l'eau liquide."

Isabel Angelo et Renyu Hu. 2017. Un cas pour une atmosphère sur la Super-Terre 55 Cancri e. UN J, sous presse arXiv : 1710.03342