L’habitabilité de la Terre aujourd’hui est essentiellement due à la chance, selon des millions de simulations

Il a fallu 3 ou 4 milliards d’années d’évolution pour produire l’Homo sapiens.

Si le climat avait complètement échoué une seule fois durant cette période, l’évolution se serait arrêtée et nous ne serions pas ici aujourd’hui. Donc, pour comprendre comment nous en sommes arrivés à exister sur la planète Terre, nous devons savoir comment la Terre a réussi à rester en forme pour la vie pendant des milliards d’années.

Ce n’est pas un problème anodin. Le réchauffement planétaire actuel nous montre que le climat peut changer considérablement en l’espace de quelques siècles. Sur des échelles de temps géologiques, il est encore plus facile de changer le climat.

Les calculs montrent qu’il est possible que le climat de la Terre se détériore jusqu’à atteindre des températures inférieures au point de congélation ou supérieures au point d’ébullition en quelques millions d’années seulement.

Nous savons également que la luminosité du Soleil a augmenté de 30 % depuis l’apparition de la vie. En théorie, cela aurait dû provoquer l’ébullition des océans, étant donné qu’ils n’étaient généralement pas gelés sur la Terre primitive – c’est ce qu’on appelle le « paradoxe du jeune soleil faible ». Pourtant, d’une manière ou d’une autre, cette énigme de l’habitabilité a été résolue.

Les scientifiques ont avancé deux théories principales. La première est que la Terre pourrait posséder quelque chose comme un thermostat – un (ou plusieurs) mécanisme(s) de rétroaction qui empêche le climat de s’égarer vers des températures fatales.

La seconde est que, parmi un grand nombre de planètes, certaines s’en sortent peut-être par chance, et la Terre est l’une d’entre elles. Ce deuxième scénario est rendu plus plausible par les découvertes, au cours des dernières décennies, de nombreuses planètes en dehors de notre système solaire – ce qu’on appelle les exoplanètes.

Les observations astronomiques d’étoiles lointaines nous apprennent que de nombreuses planètes sont en orbite autour d’elles, et que certaines ont une taille, une densité et une distance orbitale telles que des températures propices à la vie sont théoriquement possibles. On estime qu’il y a au moins 2 milliards de planètes candidates dans notre seule galaxie.

Les scientifiques adoreraient se rendre sur ces exoplanètes afin de vérifier si l’une d’entre elles présente une stabilité climatique comparable à celle de la Terre, qui a connu un milliard d’années. Mais même les exoplanètes les plus proches, celles qui orbitent autour de l’étoile Proxima Centauri, se trouvent à plus de quatre années-lumière. Il est difficile de trouver des preuves observationnelles ou expérimentales.

Au lieu de cela, j’ai exploré la même question par la modélisation. À l’aide d’un programme informatique conçu pour simuler l’évolution du climat des planètes en général (et pas seulement de la Terre), j’ai d’abord généré 100 000 planètes, chacune présentant un ensemble de rétroactions climatiques aléatoirement différent. Les rétroactions climatiques sont des processus qui peuvent amplifier ou atténuer le changement climatique – pensez par exemple à la fonte de la glace de mer dans l’Arctique, qui remplace la glace réfléchissant la lumière du soleil par une mer ouverte absorbant la lumière du soleil, ce qui entraîne à son tour un réchauffement et une fonte accrus.

Afin d’étudier la probabilité que chacune de ces diverses planètes reste habitable sur d’énormes échelles de temps (géologiques), j’ai simulé chacune d’elles 100 fois. À chaque fois, la planète partait d’une température initiale différente et était exposée à un ensemble d’événements climatiques aléatoirement différents.

Ces événements représentent des facteurs de changement climatique tels que les éruptions de super-volcans (comme le mont Pinatubo mais beaucoup plus important) et les impacts d’astéroïdes (comme celui qui a tué les dinosaures). Lors de chacune des 100 courses, la température de la planète a été suivie jusqu’à ce qu’elle devienne trop chaude ou trop froide ou qu’elle ait survécu pendant 3 milliards d’années, moment auquel elle a été considérée comme un possible creuset pour la vie intelligente.

Les résultats de la simulation donnent une réponse définitive à ce problème d’habitabilité, du moins en ce qui concerne l’importance des rétroactions et de la chance. Il était très rare (en fait, juste une fois sur 100 000) qu’une planète ait des rétroactions stabilisatrices si fortes qu’elle restait habitable 100 fois, indépendamment des événements climatiques aléatoires.

En fait, la plupart des planètes qui sont restées habitables au moins une fois l’ont fait moins de dix fois sur cent. Presque chaque fois qu’une planète est restée habitable pendant 3 milliards d’années, c’était en partie grâce à la chance.

1 000 planètes différentes ont été générées aléatoirement et exécutées deux fois. Les cercles verts montrent l’habitabilité pour 3 milliards d’années. (Toby Tyrrell)

Dans le même temps, la chance en elle-même s’est révélée insuffisante. Les planètes spécialement conçues pour ne présenter aucune rétroaction ne sont jamais restées habitables ; les marches aléatoires, ballottées par les événements climatiques, n’ont jamais tenu le coup.

Ce résultat global, selon lequel les résultats dépendent en partie des rétroactions et en partie de la chance, est robuste. Toutes sortes de modifications apportées à la modélisation ne l’ont pas affecté. Par conséquent, la Terre doit posséder des rétroactions qui stabilisent le climat, mais la chance doit également avoir joué un rôle dans le fait qu’elle reste habitable.

Si, par exemple, un astéroïde ou une éruption solaire avait été légèrement plus gros qu’il ou elle ne l’a été, ou s’il ou elle s’était produit(e) à un moment légèrement différent (plus critique), nous ne serions probablement pas sur Terre aujourd’hui.

Cela donne une perspective différente sur la raison pour laquelle nous sommes capables de regarder en arrière sur l’histoire remarquable et extrêmement longue de la vie sur Terre, qui a évolué, s’est diversifiée et est devenue de plus en plus complexe au point de nous donner naissance.

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Source : The Conversation – Traduit par Anguille sous roche