Si une énorme tempête solaire frappait la Terre aujourd'hui, elle détruirait la technologie et nous ramènerait à des temps sombres. Heureusement pour nous, de tels événements sont extrêmement rares. Mais il y a quatre milliards d'années, la météo spatiale étrange aurait bien pu être à l'ordre du jour. Seulement au lieu de l'apocalypse, elle créerait la vie. C'est la conclusion surprenante d'une étude publiée récemment dans Nature Geosciences. Il s'appuie sur des découvertes précédentes sur de jeunes étoiles semblables au soleil faites par le télescope spatial Kepler. Il s'est avéré que les jeunes luminaires sont extrêmement instables et libèrent une quantité incroyable d'énergie pendant les «superflres solaires». Notre météo spatiale la plus sauvage ressemblera à de la bruine en comparaison.
Vladimir Hayrapetyan de la NASA a montré que si notre soleil était aussi actif pendant 4 milliards d'années, il pourrait rendre la Terre plus habitable. Selon les modèles de Hayrapetyan, lorsque les superflares solaires ont déroulé notre atmosphère, elles ont déclenché des réactions chimiques qui ont contribué à l'accumulation de gaz à effet de serre et d'autres ingrédients essentiels à la vie.
«Pendant quatre milliards d'années, la Terre a dû être profondément gelée», dit Hayrapetyan, faisant référence au «faible paradoxe du jeune soleil», formulé pour la première fois par Carl Sagan et George Mullen en 1972. Le paradoxe est venu lorsque Sagan et Mullen ont réalisé que la Terre avait des signes d'eau liquide il y a 4 milliards d'années, mais que le Soleil était 30% plus faible. «La seule façon d'expliquer cela est d'activer en quelque sorte l'effet de serre», a déclaré Hayrapetyan.
Un autre mystère à propos de la jeune Terre est de savoir comment les premières molécules biologiques - ADN, ARN et protéines - ont recueilli suffisamment d'azote pour se former. Telle qu'elle est aujourd'hui, l'atmosphère de la Terre ancienne était principalement composée d'azote inerte (N2). Bien que des bactéries spéciales, des «fixateurs d'azote», aient compris comment décomposer le N2 et le convertir en ammoniac (NH4), la biologie précoce manquait de cette capacité.
La nouvelle étude offre une solution élégante aux deux problèmes sous la forme de la météorologie spatiale. La recherche a débuté il y a plusieurs années lorsque Hayrapetyan étudiait l'activité magnétique des étoiles dans la base de données Kepler. Il a découvert que les étoiles de type G (comme notre Soleil) étaient comme de la dynamite dans leur jeunesse, libérant souvent des impulsions d'énergie équivalant à 100 trillions de bombes atomiques. La tempête géomagnétique la plus puissante que les humains aient connue et qui a provoqué des pannes dans le monde, l'événement de Carrington de 1859, est pâle en comparaison.
«C'est une énorme quantité d'énergie. Je peux à peine l'imaginer », déclare Ramses Ramirez, astrobiologiste à l'Université Cornell qui n'a pas participé à l'étude mais qui travaille avec Hayrapetyan.
Très vite, Hayrapetyan se rendit compte qu'il pouvait utiliser cette découverte pour se pencher sur les débuts de l'histoire du système solaire. Il a calculé qu'il y a 4 milliards d'années, notre Soleil aurait pu émettre des dizaines de superflares toutes les quelques heures, et qu'un ou plusieurs d'entre eux pouvaient frapper un champ magnétique chaque jour. «On pourrait dire que la Terre a été constamment attaquée par les événements géants de Carrington», dit-il.
En utilisant des modèles numériques, Hayrapetyan a montré que les superflares solaires doivent être suffisamment puissantes pour comprimer drastiquement la magnétosphère terrestre, le bouclier magnétique qui entoure notre planète. De plus, des particules solaires chargées ont dû percer un trou dans la magnétosphère près des pôles de notre planète, pénétrant dans l'atmosphère et entrant en collision avec l'azote, le dioxyde de carbone et le méthane. «Ainsi, toutes ces particules interagissent avec les molécules de l'atmosphère et créent de nouvelles molécules - une réaction en chaîne», explique Hayrapetyan.
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Ces interactions solaire-atmosphérique produisent du protoxyde d'azote, un gaz à effet de serre dont le potentiel de réchauffement planétaire est 300 fois supérieur à celui du CO2. Les modèles de Hayrapetyan suggèrent que suffisamment de protoxyde d'azote aurait pu être produit à ce moment-là pour que la planète commence à chauffer fortement. Un autre produit de la tempête solaire sans fin, le cyanure d'hydrogène (HCN), pourrait fertiliser la surface avec l'azote nécessaire pour former les premiers éléments constitutifs de la vie.
«Les gens considéraient la foudre et les chutes de météorites comme des moyens d'initier la chimie de l'azote», explique Ramirez. "Je pense que la chose la plus cool à propos de ce travail est que personne n'a pensé à regarder les tempêtes solaires auparavant."
Désormais, les biologistes devront déterminer si le mélange exact des molécules souhaitées aurait pu naître après une superflare, puis donner naissance à la vie. Cette recherche est déjà en cours. Les scientifiques de l'Institut des sciences de la vie terrestre de Tokyo utilisent déjà les modèles de Hayrapetyan pour planifier de nouvelles expériences afin de simuler les conditions sur la Terre ancienne. Si ces expériences peuvent produire des acides aminés et de l'ARN, la météorologie spatiale sera peut-être ajoutée à la liste des étincelles de vie possibles.
En plus de tout le reste, les modèles de Hayrapetyan pourraient faire la lumière sur l'habitabilité de Mars dans le passé. On pense que la planète rouge était pleine d'eau il y a quatre milliards d'années. Une telle recherche sera également utile dans la recherche de la vie en dehors de notre système solaire.
Après tout, nous commençons à peine à comprendre ce qui constitue une «zone potentiellement habitable» d'une étoile, où les planètes peuvent avoir des océans avec de l'eau liquide. Mais maintenant, la zone habitable n'est déterminée que par la luminosité de l'étoile.
«Finalement, nous découvrirons si l'énergie d'une étoile peut aider à créer des biomolécules. Peut-être que sans sa vie serait un vrai miracle."
ILYA KHEL
