Les supernovæ et la vie sur Terre semblent étroitement liées
Les supernovae sont les explosions les plus puissantes de l’univers. Ces gigantesques phénomènes peuvent se produire lors des derniers soupirs d’une immense étoile ou lorsqu’une naine blanche est entraînée dans une fusion nucléaire incontrôlée. L’étoile, à son tour, s’effondre sur elle-même pour former une étoile à neutrons ou un trou noir. Parfois, elle peut tout simplement être complètement annihilée. La luminosité maximale d’une supernova a été comparée à celle d’une galaxie entière.
Image d’entête : Illustration de la Voie lactée vue de la Terre où une supernova accélère les rayons cosmiques à des énergies élevées. Certaines des particules de rayons cosmiques pénètrent dans l’atmosphère terrestre, où elles produisent des structures en forme de douche de particules secondaires. Il en résulte que les fluctuations des rayons cosmiques au cours de l’histoire de la Terre ont influencé la vie sur cette dernière. (H. Svensmark/ DTU Space)
Nous savons maintenant que ces événements pourraient être en partie responsables de la vie sur Terre telle que nous la connaissons.
Des données publiées dans une nouvelle étude démontrent une étroite corrélation entre la fraction de matière organique enfouie dans les sédiments créés par les supernovæ et les changements dans leur fréquence. Ce lien indique que les supernovæ ont créé des conditions essentielles à l’existence de la vie sur Terre.
Selon l’étude, lorsqu’il y a un nombre élevé de supernovæ, le résultat peut conduire au refroidissement du climat, ainsi qu’à des écarts de température importants entre l’équateur et les régions polaires de la planète. Ces différences créent des vents à grandes vitesses et un brassage des océans, deux facteurs très importants pour l’apport de nutriments aux écosystèmes biologiques. Des concentrations élevées de nutriments entraînent une plus grande bioproductivité ainsi qu’un enfouissement plus large de la matière organique dans les sédiments.
Selon le chercheur principal Henrik Svensmark de l’Université technique du Danemark, auteur principal de l’étude :
Une conséquence fascinante est que le déplacement de la matière organique vers les sédiments est indirectement la source d’oxygène. La photosynthèse produit de l’oxygène et du sucre à partir de la lumière, de l’eau et du CO2. Cependant, si la matière organique n’est pas déplacée dans les sédiments, l’oxygène et la matière organique se transforment en CO2 et en eau. L’enfouissement de la matière organique empêche cette réaction inverse. Par conséquent, les supernovæ contrôlent indirectement la production d’oxygène, et l’oxygène est le fondement de toute vie complexe.
Au cours des 500 derniers millions d’années, la fréquence des supernovæ s’est révélée en parfaite adéquation avec les concentrations de nutriments sur Terre. Selon l’étude, il est possible d’estimer la fraction de matière organique présente dans les sédiments en calculant le carbone-13 par rapport au carbone-12. Étant donné que la vie préfère l’isotope plus léger du carbone 12, la quantité de biomasse dans les océans du monde entier modifie le rapport entre le carbone 12 et le carbone 13 mesuré dans les sédiments marins.
Si l’on pense aujourd’hui que les supernovae sont à l’origine de la vie sur notre planète, qu’est-ce qui provoque ces explosions capables de se déplacer à une vitesse de 15 000 à 40 000 kilomètres par seconde ? Une supernova se produit lorsqu’il y a un changement dans le noyau d’une étoile. Ces changements peuvent se produire de deux manières différentes, les deux aboutissant à un très, très gros boum.
Le premier type de supernova, dite thermonucléaire, se produit dans les systèmes d’étoiles binaires. Les étoiles binaires sont deux étoiles qui orbitent autour du même point. L’une des étoiles, une naine blanche de carbone et d’oxygène, vole la matière de l’étoile qui l’accompagne. Finalement, la naine blanche accumule trop de matière. Ce surplus de matière provoque l’explosion de l’étoile, ce qui donne lieu à une supernova. Le deuxième type de supernova, dite à effondrement de cœur, se produit à la fin de la vie d’une seule étoile. À mesure que le combustible nucléaire de l’étoile s’épuise, une partie de sa masse s’écoule dans son noyau. Finalement, le noyau de l’étoile est si lourd qu’il ne peut plus résister à sa propre force gravitationnelle, ce qui le contraint à s’effondrer. Il en résulte l’explosion géante d’une supernova.
Les précédentes analyses de Svensmark et de ses collègues ont démontré que les ions contribuent à la formation et à la croissance des aérosols, influençant ainsi la proportion de nuages. Comme ces derniers peuvent réguler l’énergie solaire qui peut atteindre la surface de la Terre, le lien entre les rayons cosmiques et les nuages est important pour le climat. Les observations montrent que le climat de la planète change lorsque l’intensité des rayons cosmiques change. La fréquence des supernovæ peut varier de plusieurs centaines de pour cent sur des échelles de temps géologiques, et les changements climatiques qui en résultent sont extrêmement perceptibles.
Toujours selon Svensmark :
Lorsque des étoiles lourdes explosent, elles produisent des rayons cosmiques composés de particules élémentaires aux énergies énormes. Les rayons cosmiques voyagent vers notre système solaire, et certains terminent leur voyage en entrant en collision avec l’atmosphère de la Terre. Là, ils sont responsables de l’ionisation de l’atmosphère.
L’étude publiée dans la revue Geophysical Research Letters : Supernova Rates and Burial of Organic Matter.
