Actuellement, l’atmosphère de la Terre est un refuge pour la vie complexe grâce à son abondante quantité d’oxygène. Cependant, des scientifiques se penchant sur l’avenir lointain de la planète prédisent que cela ne durera pas éternellement. Ils affirment que notre atmosphère devrait retrouver un état dominé par le méthane et une faible concentration d’oxygène, similaire aux conditions qui prévalaient il y a des milliards d’années.
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Bien que cela puisse sembler dramatique, respirez profondément – littéralement. Cela n’arrivera pas demain. Ce changement radical est prévu pour dans environ un milliard d’années. Cependant, lorsqu’il se produira, la recherche suggère qu’il sera étonnamment rapide. Ce changement marquerait un retour aux conditions atmosphériques vues pour la dernière fois avant le [Grand Événement d’Oxydation], une période il y a environ 2,4 milliards d’années où l’oxygène est devenu un composant majeur de l’air terrestre pour la première fois.
« Depuis de nombreuses années, la durée de vie de la biosphère terrestre a été discutée sur la base des connaissances scientifiques concernant le soleil qui devient de plus en plus lumineux et le cycle géochimique global des carbonates et des silicates », a expliqué Kazumi Ozaki, scientifique environnementaliste de l’Université de Toho au Japon, lors de la publication de l’étude. Cette tendance au réchauffement sur des échelles de temps géologiques entraîne une diminution continue des niveaux atmosphériques de CO2.
Les implications de cette étude vont au-delà du destin de la Terre. Elles suggèrent que l’oxygène pourrait ne pas être une caractéristique permanente de tous les mondes habitables, ce qui est une considération essentielle pour notre recherche continue de vie ailleurs dans l’Univers.
Graphique montrant la baisse prédite des niveaux d'oxygène atmosphérique de la Terre au cours du prochain milliard d'années
Pourquoi l’oxygène disparaîtra-t-il ?
Pour parvenir à leurs conclusions, les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques complexes de la biosphère terrestre. Ces modèles ont pris en compte des changements prévisibles comme l’augmentation progressive de la luminosité du soleil sur des millions d’années et la diminution correspondante du dioxyde de carbone atmosphérique. À mesure que le soleil devient plus chaud, il décompose le CO2.
Moins de dioxyde de carbone dans l’atmosphère a un impact significatif sur la vie. Le CO2 est essentiel à la photosynthèse, le processus que les plantes et d’autres organismes utilisent pour créer de l’énergie et, surtout, produire de l’oxygène. Moins d’organismes photosynthétiques signifie moins d’oxygène généré.
Des études antérieures avaient suggéré que l’augmentation du rayonnement solaire provoquerait l’évaporation des océans terrestres dans environ 2 milliards d’années. Cependant, ce nouveau modèle, basé sur près de 400 000 simulations, indique que la perte d’oxygène éteindra probablement la plupart de la vie avant que les océans ne soient complètement disparus.
« La baisse de l’oxygène est très, très extrême », a déclaré Chris Reinhard, scientifique de la Terre à l’Institut de technologie de Géorgie. « Nous parlons d’environ un million de fois moins d’oxygène qu’il n’y en a aujourd’hui. »
Que se passe-t-il lorsque l’oxygène disparaît ?
Lorsque les niveaux d’oxygène atmosphérique chutent à près de zéro, cela signifie la fin pour les humains et la plupart des autres formes de vie complexes qui dépendent de la respiration de l’oxygène pour survivre. Essentiellement, l’air devient irrespirable pour la grande majorité des espèces actuelles.
Une sauterelle posée sur une main humaine, illustrant la vie complexe qui dépend de l'oxygène
À ce moment-là, l’atmosphère de la planète se transformera radicalement. Selon Ozaki, la Terre post-oxygène sera caractérisée par des niveaux élevés de méthane, très peu de CO2, et surtout, aucune couche d’ozone. La couche d’ozone, formée à partir d’oxygène, nous protège actuellement des rayonnements ultraviolets nocifs du soleil. Sa disparition rendrait les conditions de surface encore plus hostiles pour toute vie survivante.
« Le système terrestre sera probablement un monde de formes de vie anaérobies », a déclaré Ozaki. Ce sont des organismes, comme certaines bactéries, qui peuvent survivre et même prospérer sans oxygène. La vie microbienne persistera probablement sur Terre longtemps après la disparition des créatures complexes qui respirent de l’oxygène.
Quelles sont les implications pour la recherche de vie ailleurs ?
Cette recherche ne concerne pas seulement la disparition lointaine de la Terre ; elle a des implications significatives pour la science spatiale moderne. Alors que nous déployons des télescopes de plus en plus puissants comme le télescope spatial James Webb, nous collectons d’énormes quantités de données provenant d’exoplanètes en orbite autour d’étoiles lointaines. Les scientifiques recherchent activement des signes de vie, appelés biosignatures, dans ces atmosphères planétaires.
Pendant longtemps, la détection d’oxygène dans l’atmosphère d’une exoplanète a été considérée comme un indicateur principal de vie potentielle, en particulier de vie photosynthétique comme les plantes ou les cyanobactéries. Cependant, cette étude suggère que la phase riche en oxygène d’une planète pourrait n’être qu’une étape temporaire dans son histoire globale.
Si la période riche en oxygène est relativement courte par rapport à la durée de vie totale d’une planète (peut-être seulement 20 à 30 %, comme le modèle le suggère pour la Terre), alors nous pourrions manquer de nombreux mondes potentiellement porteurs de vie si nous ne recherchons que l’oxygène. Les chercheurs impliqués dans cette étude, qui faisait partie du projet NExSS (Nexus for Exoplanet System Science) de la NASA, suggèrent que nous devons élargir notre recherche pour inclure d’autres biosignatures potentielles qui pourraient indiquer l’existence de vie dans des environnements pauvres en oxygène et anaérobies.
L’étude souligne que, bien que les conditions actuelles de la Terre soient idéales pour nous, elles ne représentent qu’une seule phase de la longue et dynamique histoire d’une planète. Comprendre ces cycles est crucial, non seulement pour contempler l’avenir de notre propre planète, mais aussi pour réussir à trouver de la vie au-delà de notre système solaire.
La recherche a été publiée dans la revue Nature Geoscience.