A l’exception de rares et grandioses « Eurêka ! », la science progresse en général à petits pas. Ces derniers peuvent néanmoins complètement effacer ce que l’on estimait acquis depuis des décennies. Il en va ainsi d’une étude franco-suisse publiée mercredi 9 août par Nature, qui, en révisant la modélisation des atmosphères de planètes rocheuses lorsqu’elles sont chargées en vapeur d’eau, réécrit deux scénarios : celui de l’enfance de Vénus et celui du futur lointain de la Terre.
Pour comprendre l’importance de ce travail, il faut remonter à l’apparition du Système solaire, il y a 4,6 milliards d’années. Autour du Soleil tout juste né, on trouve alors un disque de gaz et de poussières. Par un phénomène dit « d’accrétion », ces particules se collent les unes aux autres, formant des petits corps qui à leur tour s’agglomèrent, etc. Sur ces protoplanètes, l’ambiance est infernale, bombardées qu’elles sont en permanence par des astéroïdes et chauffées par la radioactivité de leurs entrailles. Si l’on se concentre sur Vénus et la Terre, jumelles par leur diamètre quasiment identique, la température s’y avère si élevée que les deux planètes sont recouvertes par un océan global de magma. Corollaire : l’eau présente en surface est vaporisée dans une atmosphère compacte et les planétologues se demandent depuis longtemps ce qu’il se passe dans cette cocotte-minute.
Or, comme le rappelle Franck Selsis, directeur de recherche au CNRS (Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux) et premier auteur de l’étude, « ces atmosphères épaisses sont très compliquées à modéliser car, à leur sommet, on a des temps d’évolution très courts, de l’ordre de la fraction de seconde, très différents de ce que l’on trouve à la base de l’atmosphère ». Pour contourner la difficulté, en 1988, l’Américain James Kasting fait l’hypothèse que ces atmosphères chaudes et pleines de vapeur d’eau sont convectives. C’est-à-dire que le transfert de chaleur s’y fait par les mouvements des masses d’air, comme cela se passe de nos jours sur notre planète. Un tel modèle « nous simplifie la vie, reconnaît Franck Selsis, parce que si on se donne une température de surface, on peut construire une atmosphère de proche en proche avec un gradient. Par exemple, sur Terre, la température baisse de 6,5 °C lorsqu’on monte d’un kilomètre ».
Une simulation 3D longtemps impossible à mener
Si l’on ajoute à cela le fait que la vapeur d’eau est un gaz à effet de serre, on obtient pour Vénus un scénario de sa jeunesse où la température de surface est restée excessivement élevée et la surface fondue pendant des centaines de millions d’années. Plus éloignée du Soleil, la Terre a vu sa température passer sous un certain seuil. L’eau piégée dans l’atmosphère s’est alors condensée, donnant un véritable déluge, et formant des océans sur une croûte durcie. Mais cette surface solide, ce plancher des vaches, ne serait que transitoire. En effet, dans un milliard d’années, le flux d’énergie solaire ayant progressivement augmenté de 10 % par rapport à aujourd’hui, les océans se vaporiseront. Le modèle de Kasting prévoit alors un effet de serre galopant qui engendrerait des températures telles qu’un océan de lave recouvrirait à nouveau la Terre.
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