Dans quelles conditions la terre pourrait-elle se transformer en une brulante Vénus ?

Les modèles climatiques montrent qu’un réchauffement de la Terre dégage plus de chaleur dans l’espace, mais lorsqu’on pousse trop loin, et que cette soupape de surpression s’arrête, la température monte en flèche et atteint des niveaux potentiellement vénusiens.

Image d’entête : représentation artistique de la surface de  Vénus. (NASA)

Quiconque connaît la cocotte minute sait que plus elle est chaude, plus elle dégage de chaleur… Il en va de même pour la Terre. Fait remarquable pour un système aussi complexe, cependant, la chaleur rayonnant de la planète est en relation linéaire avec l’augmentation de la température de sa surface, un arrangement mystérieusement simple connu des scientifiques depuis les années 1950.

Aujourd’hui, des modèles climatiques publiés dans une étude (lien plus bas), calculés par des chercheurs du Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) de l’Institut de technologie du Massachusetts (MIT), ont révélé pourquoi cette relation linéaire existe et quand elle peut se briser au détriment de toute vie.

L’équipe de l’EAPS, dirigée par Tim Cronin, a modélisé la Terre en une colonne verticale, de la surface à l’atmosphère et dans l’espace, pour suivre la progression de la chaleur, ou rayonnement infrarouge. L’augmentation de la température de surface dans le modèle a entraîné une augmentation similaire du taux d’échappement de la chaleur de l’atmosphère.

Cela semble s’appliquer à des températures supérieures à -213 °C. Daniel Koll, post-doctorant de l’EAPS, a ensuite exploré le code « pour voir lequel de ces deux physiques est réellement responsable de cette relation ».

L’étape clé du modèle fut la division du rayonnement infrarouge en 350 000 intervalles spectraux distincts, ce qui a permis à l’équipe de déceler une forte interaction avec l’eau à une fréquence extrêmement spécifique. La vapeur d’eau présente dans l’atmosphère absorbe puis réémet le rayonnement infrarouge de la surface de la Terre qui se réchauffe. Selon le modèle, cet effet atmosphérique signifiait que l’augmentation des pertes de chaleur de l’air était compensée par une absorption accrue de la vapeur d’eau. Cependant, toute la chaleur n’est pas émise par la vapeur d’eau, ce qui limite la quantité de chaleur qui peut être émise par la surface. C’est ce qu’on appelle l’effet de serre.

Selon Koll :

C’est comme s’il y avait une fenêtre par laquelle une rivière de radiations peut s’écouler dans l’espace. La rivière coule de plus en plus vite à mesure que la température augmente, mais la fenêtre se rétrécit, car l’effet de serre retient une grande partie de ces radiations et les empêche de s’échapper.

Confiants dans leur modèle, les membres de l’équipe de l’EAPS ont ensuite fait grimper la surface à des températures toujours plus élevées, constatant que la simple relation linéaire se dégradait à 27 °C. Au-delà de ce seuil, l’augmentation de la température de la surface n’a pas entraîné une augmentation similaire de la quantité de chaleur qui s’échappe, emprisonnant ainsi une plus grande quantité de chaleur.

L’augmentation de la température de surface a entraîné une augmentation de la quantité d’eau dans l’atmosphère, ce qui a piégé la chaleur, qui a entraîné des températures toujours plus élevées, aboutissant à un effet de serre incontrôlable. On pense que ce processus s’est produit sur la planète jumelle de la Terre, la planète Vénus.

Toujours selon Koll :

Dans le passé, nous pensions que l’atmosphère de cette région avait une grande quantité de vapeur d’eau et que l’effet de serre serait devenu si fort que cette fenêtre se serait refermée et que rien ne pourrait plus sortir et que le chauffage s’enfuirait.

Koll a calculé que pour la Terre, le seuil de température d’emballement était de 67 °C, heureusement bien au-delà de la température de surface moyenne actuelle d’environ 12 °C.

De telles augmentations de la température ne pourraient être possibles que par des événements cataclysmiques, comme l’augmentation de la production solaire sur des milliards d’années de l’évolution du soleil. Les travaux de l’EAPS suggèrent que les augmentations plus modestes, mais toujours dangereuses, de la température induisant le changement climatique, que le modèle actuel prévoit pour la Terre, permettront de confirmer cette relation linéaire.

Ainsi, bien que la Terre ne suivra pas, dans un futur proche, le même chemin que Vénus, une planète qui se réchauffe signifie toujours un monde plus chaud malgré la chaleur croissante qui s’échappe dans l’espace.

L’étude publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Science : Earth’s outgoing longwave radiation linear due to H2O greenhouse effect et présentée sur le site du MIT : How Earth sheds heat into space.