Les modèles de l'évolution du Soleil indiquent qu'il était jusqu'à 30% moins lumineux au début de l'histoire de la Terre qu'aujourd'hui. Une nouvelle étude et un regard sur la lune de Saturne Titan a fourni des indices sur la façon dont le Soleil aurait pu garder suffisamment tôt la Terre chaude. Les scientifiques disent qu'une brume organique épaisse qui enveloppait la Terre au début il y a plusieurs milliards d'années pourrait être similaire à la brume qui recouvre Titan et aurait protégé la vie émergente sur la planète contre les effets néfastes du rayonnement ultraviolet, tout en réchauffant la planète également.
Eric Wolf de l'Université du Colorado-Boulder et son équipe croient que la brume organique était composée principalement de sous-produits chimiques de méthane et d'azote créés par des réactions avec la lumière. Si les particules s'agglutinaient dans des structures plus grandes et complexes, un arrangement connu sous le nom de distribution de taille fractale, alors les plus petites particules interagiraient avec le rayonnement à ondes courtes, tandis que les plus grandes structures constituées de particules plus petites affecteraient des longueurs d'onde plus longues. Non seulement la brume aurait protégé la Terre primitive des rayons UV, mais elle aurait permis à des gaz comme l'ammoniac de s'accumuler, provoquant un réchauffement à effet de serre et aurait peut-être aidé à empêcher la planète de geler.
D'autres chercheurs, dont Carl Sagan, ont proposé des solutions possibles à ce paradoxe «Early Faint Sun», qui impliquait généralement des atmosphères avec de puissants gaz à effet de serre qui auraient pu aider à isoler la Terre. Mais alors que ces gaz auraient bloqué le rayonnement, il n'aurait pas suffisamment réchauffé la Terre pour que la vie se forme.
"Étant donné que les modèles climatiques montrent que la Terre au début n'aurait pas pu être réchauffée par le dioxyde de carbone atmosphérique à cause de ses faibles niveaux, d'autres gaz à effet de serre ont dû être impliqués", a déclaré Wolf. «Nous pensons que l'explication la plus logique est le méthane, qui peut avoir été pompé dans l'atmosphère au début de la vie qui le métabolisait.»
Les simulations en laboratoire ont aidé les chercheurs à conclure que la brume terrestre était probablement constituée de «chaînes» irrégulières de particules d'agrégats de plus grandes tailles géométriques, similaires à la forme des aérosols censés peupler l'atmosphère épaisse de Titan. L'arrivée de l'engin spatial Cassini à Saturne en 2004 a permis aux scientifiques d'étudier Titan, la seule lune du système solaire avec à la fois une atmosphère dense et du liquide à sa surface.
Au cours de la période archéenne, il n'y avait pas de couche d'ozone dans l'atmosphère terrestre pour protéger la vie sur la planète, a déclaré Wolf. «La brume de méthane qui protège les UV sur la Terre primitive, nous suggérons non seulement aurait protégé la surface de la Terre, mais aurait également protégé les gaz atmosphériques en dessous - y compris le puissant gaz à effet de serre, l'ammoniac - qui auraient joué un rôle important dans le maintien de la Terre primitive. chaud."
Les chercheurs ont estimé qu'il y avait environ 100 millions de tonnes de brume produites chaque année dans l'atmosphère de la Terre au cours de cette période. "Si tel était le cas, une ancienne atmosphère terrestre aurait littéralement fait couler des matières organiques dans les océans, fournissant la manne du ciel pour que la vie la plus ancienne se soutienne", a déclaré Brian Toon, membre de l'équipe, également de CU-Boulder.
"Le méthane est la clé pour faire fonctionner ce modèle climatique, donc l'un de nos objectifs est maintenant de déterminer où et comment il est originaire", a déclaré Toon. Si les premiers organismes de la Terre n’ont pas produit le méthane, il peut avoir été généré par la libération de gaz pendant les éruptions volcaniques avant ou après la naissance de la vie - une hypothèse qui nécessitera une étude plus approfondie.
Cette nouvelle étude ravivera probablement l'intérêt pour une expérience controversée des scientifiques Stanley Miller et Harold Urey dans les années 1950 dans laquelle le méthane, l'ammoniac, l'azote et l'eau ont été combinés dans un tube à essai. Après que Miller et Urey ont fait passer un courant électrique à travers le mélange pour simuler les effets de la foudre ou d'un puissant rayonnement UV, le résultat a été la création d'un petit pool d'acides aminés - les éléments constitutifs de la vie.
"Nous avons encore beaucoup de recherches à faire afin d'affiner notre nouvelle vision de la Terre primitive", a déclaré Wolf. "Mais nous pensons que ce document résout un certain nombre de problèmes associés à la brume qui existait au début de la Terre et a probablement joué un rôle dans le déclenchement ou au moins le soutien de la première vie sur la planète."
Sources: CU-Boulder, Science
