La Terre est constituée d’environ 29 % de terres et 71 % d’océans. Quelle est l’importance de ce mélange pour l’habitabilité? Que nous apprend-il sur l’habitabilité des exoplanètes ?

Il y a très peu d’endroits sur Terre où la vie n’a pas pris pied. De multiples facteurs contribuent à l’habitabilité globale de notre planète : eau liquide abondante, tectonique des plaques, composition des masses, proximité du Soleil, de la magnétosphère, etc.

Quel rôle joue le rapport des océans à la terre ?

Notre compréhension de l’habitabilité est assez grossière à ce stade, bien qu’elle soit basée sur des preuves. Nous nous appuyons sur la zone habitable autour des étoiles pour localiser les exoplanètes potentiellement habitables. C’est un facteur facile à déterminer à grande distance et basé sur le potentiel d’eau liquide sur les planètes.

Nous dessinons toujours une image plus grande et plus détaillée de l’habitabilité, et nous savons que des choses comme la tectonique des plaques, la composition en vrac, une magnétosphère, la composition et la pression atmosphériques, et d’autres facteurs jouent un rôle dans l’habitabilité.

Mais qu’en est-il du rapport océan/terre d’une planète ?

Une nouvelle étude examine ce ratio en détail. L’étude est « Diversité des fractions terrestres sur les planètes semblables à la Terre et implications pour leur habitabilité« L’article a été envoyé au magazine. Astrobiologie et est disponible sur le site de prépublication arxiv.org. Il n’a pas encore été évalué par des pairs.

Les auteurs sont Dennis Höning et Tilman Spohn. Höning est du Potsdam Institute for Climate Impact Research en Allemagne, où il se concentre sur l’interface entre la physique planétaire et les sciences du système terrestre.

Spohn est le directeur exécutif de l’Institut international des sciences spatiales à Berne, en Suisse. Spohn était également le chercheur principal de la Atterrisseur InSight instrument « taupe », la Ensemble propriétés physiques et flux de chaleur (HP3.)

La tectonique des plaques et les facteurs connexes sont à l’origine du problème. La tectonique des plaques est le mouvement des plaques continentales à la surface de la Terre lorsqu’elles se déplacent sur le manteau.

La tectonique des plaques est toujours un domaine de recherche actif, et même avec tout ce que nous avons appris, il y a encore beaucoup de choses que les scientifiques ignorent.

L’un des facteurs critiques de la tectonique des plaques est le principe du « tapis roulant ». Il dit que lorsque les plaques se submergent dans le manteau aux limites des plaques convergentes, une nouvelle croûte océanique est créée aux limites divergentes, appelée propagation du fond marin. Le résultat est que le rapport terre-océan de la Terre reste constant.

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Si cette proportion est maintenue constante, d’autres facteurs sont également maintenus constants. Et si ces facteurs favorisent la biosphère, c’est bon pour l’habitabilité. L’une de ces choses est les nutriments.

Le sol exposé est soumis aux intempéries, qui déplacent les nutriments dans le monde entier. Les plateaux continentaux de la Terre sont des zones biologiquement riches. L’une des raisons est que tout le ruissellement des nutriments des continents finit sur les étagères. Ainsi, les continents et leurs plateaux contiennent la majeure partie de la biomasse terrestre, alors qu’il y en a beaucoup moins dans l’océan profond.

La chaleur est un autre facteur de la tectonique des plaques et de l’habitabilité. Les continents agissent comme une couverture sur le manteau, aidant la Terre à retenir la chaleur. Mais cet effet global est tempéré par l’épuisement des éléments radioactifs dans le manteau.

La désintégration radioactive d’éléments tels que l’uranium dans le manteau crée de la chaleur qui est piégée par l’effet de couverture des continents.

Dans le même temps, le renouvellement de la croûte par la tectonique apporte davantage de ces éléments dans la croûte, où leur chaleur est dissipée plus efficacement.

Le cycle du carbone de la Terre est également essentiel au maintien de la vie. Ce cycle est affecté par la tectonique des plaques et aussi par la relation terre-océan. L’altération des continents retire du carbone de l’atmosphère plus ou moins en équilibre avec le carbone émis par le manteau des volcans.

Ensuite, il y a la teneur en eau dans le manteau. Plus d’eau dans la couverture réduit la viscosité de la couverture, définie comme la résistance à l’écoulement. La teneur en eau du manteau fait partie d’une boucle de rétroaction avec la température du manteau. Plus l’eau pénètre dans le manteau, plus elle s’écoule plus facilement. Cela augmente la convection, ce qui libère plus de chaleur du manteau.

Comme l’explique le document, tous ces facteurs sont liés, généralement dans des boucles de rétroaction.

Tous ces facteurs et d’autres se combinent sur Terre pour créer une habitabilité robuste. Si le rapport terre-eau de la Terre était biaisé vers plus de terres, alors le climat serait beaucoup plus sec, et de grandes parties des continents pourraient être des déserts froids et secs, et la biosphère pourrait ne pas être assez grande pour produire une atmosphère riche en oxygène. .

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À l’inverse, s’il y avait beaucoup plus d’eau, il peut y avoir un manque de nutriments dû à l’altération continentale. Ce manque de nutriments interdit également une biosphère suffisamment grande pour produire l’atmosphère riche en oxygène nécessaire à une vie complexe et une biosphère plus riche.

Il y a une quantité extraordinaire de détails dans la tectonique terrestre et il est impossible de tout modéliser. D’autant plus que les scientifiques ne sont pas parvenus à un consensus sur de nombreux détails. Une grande partie est cachée aux chercheurs. Ils n’ont pas encore suffisamment de preuves pour tirer des conclusions définitives.

Cette étude s’est appuyée sur des modèles scientifiques pour comprendre comment les planètes ont des rapports terre-océan différents.

Höning et Spohn ont modélisé les trois principaux processus qui créent la relation terre-océan : la croissance de la croûte continentale, l’échange d’eau entre les dépôts au-dessus et au-dessus de la surface (océans, atmosphère) et dans le manteau, et le refroidissement convectif du manteau.

Depuis le papier:

« Ces processus sont liés par la convection du manteau et la tectonique des plaques avec :

  • la fonte et le volcanisme liés à la zone de subduction, et l’érosion continentale qui régissent la croissance des continents
  • dégazage de l’eau du manteau par volcanisme et regazéification par subduction régissant le bilan hydrique
  • transfert de chaleur par convection du manteau qui régit l’évolution thermique ».

Les auteurs ont atteint un point fondamental conclusion. « … l’expansion de la couverture continentale sur des planètes semblables à la Terre est déterminée par les forces respectives de rétroaction positive et négative sur la croissance continentale et par la relation entre la couverture thermique et l’épuisement des isotopes radioactifs lors de la croissance de la croûte continentale », disent-ils. écrivez.

« L’incertitude sur ces valeurs de paramètres représente la principale incertitude du modèle. »

Ces boucles de rétroaction seront présentes sur n’importe quelle planète avec une activité tectonique et de l’eau. La force relative de ces boucles est difficile à quantifier. Il y a probablement un nombre ahurissant de facteurs en jeu dans l’ensemble de la population d’exoplanètes.

Aucun chercheur ne peut modéliser tous les facteurs, mais cette recherche se résume aux boucles de rétroaction entre tous les facteurs et à leur caractère positif ou négatif.

Une forte rétroaction négative « … conduirait à une évolution largement indépendante des conditions initiales et de l’histoire ancienne de la planète, impliquant une seule valeur actuelle stable de la surface continentale », disent-ils. conclure.

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Cependant, de fortes boucles de rétroaction positives créent des résultats différents. « Cependant, pour une rétroaction positive forte, le résultat évolutif peut être très différent selon les conditions initiales et les débuts de l’histoire », déclarent-ils. écrivez.

La question est : ces mêmes boucles de rétroaction façonnent-elles les exoplanètes ? Les exoplanètes avec la tectonique des plaques peuvent-elles également trouver un équilibre entre la couverture terrestre et océanique ? Une planète de la taille de la Terre et avec un budget thermique similaire finira-t-elle par ressembler à la Terre, avec sa stabilité permettant la vie ?

Premièrement, la recherche montre que les planètes terrestres et océaniques sont possibles, ce qui ne devrait pas être surprenant. Et bien sûr, nous savons que des planètes mixtes comme la Terre sont possibles.

en un article précédent, la même paire d’auteurs a conclu que les planètes terrestres sont le résultat le plus probable. Le prochain résultat le plus probable est les planètes océaniques.

Les auteurs notent qu’il y a des incertitudes dans tous ces travaux, bien sûr, et que des données manquent. Pourtant, leurs travaux mettent en lumière les mécanismes qui créent différents rapports terre-océan sur les planètes.

« Notre discussion vise à fournir une meilleure compréhension qualitative des processus de rétroaction ; nous admettons que nous manquons de données pour une compréhension détaillée des différences quantitatives », déclarent-ils. écrivez.

D’autres chercheurs se sont également penchés sur ce problème. UN étude 2015 Il a observé des planètes autour des naines M, le type d’étoile le plus courant dans la Voie lactée, et où nous sommes susceptibles de trouver la plupart des exoplanètes.

cette étude ont trouvé « … une distribution bimodale similaire de la superficie de la masse continentale, la plupart des planètes ayant leur surface complètement recouverte d’eau ou ayant beaucoup moins d’eau de surface que la Terre », les auteurs écrivez.

Cependant, cette étude a examiné d’autres facteurs et ne s’est pas uniquement concentrée sur la croissance continentale.

Que signifie cette étude pour la Terre ? Comment pouvons-nous répondre à la question principale : « Quel est le meilleur mélange d’océans à terre pour une planète habitable ? »

Aussi anthropocentrique ou terracentrique que cela puisse paraître, nous pourrions vivre de la réponse.

Cet article a été initialement publié par univers aujourd’hui. Lis le Article original.