L'atmosphère terrestre il y a 2,7 milliards d'années était peut-être plus des deux tiers de dioxyde de carbone. La découverte a été faite lors d'une étude sur la façon dont l'atmosphère antique interagissait avec les particules de poussière cosmique tombant du ciel.
L'atmosphère riche en dioxyde de carbone pourrait avoir créé un puissant effet de serre, suggèrent les chercheurs. Cela pourrait fournir une réponse à un mystère de longue date connu sous le nom de "Faint Young Sun Paradox": comment les océans pourraient rester liquides sur Terre alors que le soleil était environ 30% plus faible qu'il ne l'est maintenant.
Les estimations de la teneur en dioxyde de carbone dans l'atmosphère il y a 2,5 à 4 milliards d'années varient considérablement. «Les estimations actuelles couvrent environ trois ordres de grandeur: 10 à 1 000 fois plus qu’aujourd’hui», déclare l’astrobiologiste Owen Lehmer de l’Université de Washington à Seattle. Par conséquent, les scientifiques ont essayé de réduire en quelque sorte la propagation.
La réponse est venue de 59 micrométéorites trouvées dans du calcaire vieux de 2,7 milliards d'années dans la région de Pilbara, au nord-ouest de l'Australie. Ils ont été décrits pour la première fois dans une étude de 2016 et sont toujours les plus anciens fossiles de météorite jamais trouvés.
De minuscules morceaux de pierre de fer et de nickel, pas plus larges qu'un cheveu humain, ont balayé l'atmosphère de la Terre antique et sont tombés dans l'océan, jusqu'au fond marin. Là, ils ont lentement coulé dans le calcaire.
Pendant leur court vol et en raison de leur état partiellement fondu, les micrométéorites sont entrées dans une réaction chimique avec l'atmosphère terrestre. Le gaz atmosphérique, qu'il s'agisse d'oxygène ou de dioxyde de carbone, oxyde le fer, capturant ses électrons et transformant les minéraux d'origine en nouveaux.
Sur la base d'analyses chimiques de plus d'une douzaine de micrométéorites, une étude de 2016 a montré des couches supérieures de l'atmosphère étonnamment riches en oxygène. Autrement dit, il y a 2,7 milliards d'années, il y avait 20% d'oxygène, comme sur la Terre moderne. Mais les résultats de cette étude n'ont pas satisfait beaucoup de scientifiques, dit Lehmer: «Il est difficile d'imaginer une atmosphère comme celle-ci. Toute atmosphère que nous voyons sur les planètes est bien mélangée."
Par conséquent, Lehmer et ses collègues ont mené une nouvelle étude et ont lié l'oxydation des météorites au dioxyde de carbone et non à l'oxygène. Les deux gaz peuvent être des agents oxydants, bien que l'oxygène libre réagisse beaucoup plus rapidement que l'oxygène lié au CO2. Pour tester dans quelle mesure le dioxyde de carbone peut oxyder les micrométéorites à déplacement rapide, l'équipe a simulé une chute dans l'atmosphère d'environ 15 000 morceaux de poussière cosmique d'une taille de 2 à 500 microns. La concentration de dioxyde de carbone variait de 2% à 85% du volume total.
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Une atmosphère d'au moins 70% de dioxyde de carbone pourrait oxyder les micrométéorites. Cette conclusion est cohérente avec d'autres données obtenues lors de l'analyse des sols anciens.
Une composition similaire de l'atmosphère, et même avec l'ajout de méthane, pourrait créer un monde chaud dans lequel les océans ne pourraient pas geler, malgré le jeune soleil froid.
Kirill Panov
