Le mécanisme de stabilisation caché de la Terre pourrait contribuer à garder la planète habitable

Une nouvelle étude révèle que la “rétroaction stabilisatrice” de la Terre maintient les températures mondiales sous contrôle.

• Des chercheurs ont découvert que la Terre possède un mécanisme de “rétroaction stabilisatrice”.
• Le mécanisme de “météo des silicates” contribue à réguler le cycle du carbone de la planète.
• Selon la nouvelle étude, la planète équilibre les changements climatiques extrêmes.

Le climat de notre planète est un sujet de discussion brûlant, et pour cause : la Terre est le berceau de toutes nos vies. Ce qui lui arrive nous affecte directement, nous et nos enfants. Mais si nous craignons de modifier son climat aujourd’hui, l’histoire de la planète est jalonnée de cataclysmes climatiques majeurs. Elle a traversé des périodes de chaleur bouillante et des périodes glaciaires, elle a été malmenée par les radiations et les astéroïdes. D’une manière ou d’une autre, la Terre a survécu à tout cela jusqu’à présent et une nouvelle étude menée par des chercheurs du MIT montre que la Terre dispose d’un mécanisme de “rétroaction stabilisatrice” qui, sur des centaines de milliers d’années, tend à contrebalancer les changements climatiques extrêmes, ramenant les températures du monde entier dans une fourchette confortable pour l’habitabilité.

Les scientifiques ont identifié ce mécanisme comme étant “l’altération des silicates”, un processus géologique qui contribue à réguler le cycle du carbone de notre planète. Il implique l’altération progressive des roches silicatées qui peuvent neutraliser les émissions de dioxyde de carbone de la croûte et du manteau de la planète en les envoyant dans les sédiments océaniques. Il s’agit d’un contrôle permanent des températures mondiales.

Des modèles révélateurs

Pour cette étude, l’équipe du MIT a examiné les données paléoclimatiques indiquant les températures mondiales moyennes au cours des 66 derniers millions d’années. Une analyse mathématique des données à l’aide d’équations différentielles stochastiques, souvent utilisées pour trouver des modèles dans des ensembles de données fluctuantes, a révélé un modèle cohérent lorsque les fluctuations de la température de la Terre étaient équilibrées sur des centaines de milliers d’années.

Cette durée correspondait aux périodes où l’on pensait que l’altération des silicates était en action.

Il y avait déjà des indications selon lesquelles un certain effet existe dans le cycle du carbone qui peut stabiliser le climat. Des études qui ont effectué des analyses chimiques sur des roches anciennes ont démontré qu’il y avait une fluctuation du carbone dans l’environnement de la Terre qui restait assez constante, même pendant les grandes variations de température.

On peut également déduire de l’habitabilité de la Terre qu’il existe certains mécanismes intégrés pour contrôler les températures. Après tout, au cours des 800 000 dernières années, la planète a connu huit cycles de périodes glaciaires et de périodes chaudes, la fin de la dernière période glaciaire remontant à environ 11 700 ans, soit le début de l’ère climatique moderne. Comment la planète a-t-elle procédé à des ajustements aussi radicaux ? En arrivant à cette conclusion, la nouvelle étude est la première à utiliser des données réelles pour démontrer le fonctionnement de la rétroaction stabilisatrice.

L’étude a été cosignée par Constantin Arnscheidt, étudiant diplômé du département des sciences de la terre, de l’atmosphère et des planètes (EAPS) du MIT, et Daniel Rothman, professeur de géophysique au MIT.

“Nous avons réalisé que cette théorie permet de prédire à quoi ressemblerait l’histoire de la température de la Terre s’il y avait eu des rétroactions agissant sur certaines échelles de temps”, a partagé Arnscheidt dans un communiqué de presse.

“Dans une certaine mesure, c’est comme si votre voiture roulait à toute vitesse dans la rue et que, lorsque vous freinez, vous glissiez pendant un long moment avant de vous arrêter”, a ajouté son collègue Rothman. “Il y a une échelle de temps au cours de laquelle la résistance de frottement, ou une rétroaction stabilisante, entre en jeu, lorsque le système revient à un état stable.”

La seule exception

Dans une tournure fascinante de leurs découvertes, les scientifiques ont trouvé un cas où le modèle ne semblait pas tenir – sur des échelles de temps très longues. Si l’on considère des écarts d’un million d’années ou plus, aucune rétroaction stabilisatrice ne semble être clairement présente. Qu’est-ce qui a donc permis aux températures de rester stables sur des périodes plus longues ?

Selon une théorie, il pourrait s’agir d’un simple hasard. Comme l’indique l’article, le hasard “pourrait avoir joué un rôle non négligeable dans le maintien de l’habitabilité à long terme de la Terre”. “Il y a l’idée que le hasard a pu jouer un rôle majeur pour déterminer pourquoi, après plus de 3 milliards d’années, la vie existe encore”, a déclaré Rothman.

Ou peut-être que sur des périodes plus longues, proposent les scientifiques, les fluctuations de température restent dans la fourchette géologique où des rétroactions stabilisantes comme l’altération des silicates peuvent maintenir le climat dans la fourchette qui permet la vie.

En savoir plus sur les chercheurs

Interesting Engineering (IE) a contacté Constantin Arnscheidt pour obtenir plus de détails sur leurs travaux.

L’échange suivant a été légèrement modifié pour plus de clarté et de fluidité.

Interesting Engineering : Comment le système de stabilisation de la Terre pourrait-il éventuellement neutraliser les effets du réchauffement climatique ?

Constantin Arnscheidt : Nous avons utilisé des données sur l’évolution passée de la température globale pour montrer qu’il existe une rétroaction stabilisatrice sur la température globale sur des échelles de temps de 100 000 ans. Cela correspond à la “rétroaction de l’altération des silicates” proposée par les scientifiques de la Terre depuis au moins les années 1980. Sur des échelles de temps de centaines de milliers d’années, le CO2 est ajouté à l’atmosphère par des processus tectoniques (par exemple, les volcans) et éliminé par enfouissement dans l’océan. Il s’avère que le taux d’élimination devrait augmenter avec la température : ainsi, une augmentation de la température sera compensée par une élimination supplémentaire de CO2 sur de longues échelles de temps, et vice versa.

IE : Pouvons-nous attendre que la Terre stabilise le climat, ou devons-nous agir maintenant pour lutter contre le changement climatique ?

Notre étude suggère que la rétroaction stabilisatrice finira par neutraliser le réchauffement climatique actuel. Toutefois, cela prendra des centaines de milliers d’années et ne sera donc pas assez rapide pour résoudre nos problèmes actuels.

IE : Pourriez-vous nous parler du rôle du hasard dans la survie de l’humanité ?

La Terre est capable d’accueillir la vie depuis plus de 3 milliards d’années. Il y a un débat en cours sur la façon dont cela s’est produit : un argument est que cela était entièrement dû à des mécanismes de stabilisation, et un autre que cela était entièrement dû au hasard. Notre étude suggère quelque chose entre les deux : il y a bien eu une rétroaction stabilisatrice, mais elle n’était pas entièrement maîtrisée, et une part de chance pure a donc pu être impliquée.

Consultez leur étude dans Science Advances.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche