L'apparition de la vie serait-elle due aux

colères du jeune Soleil ?

Il y a 4 milliards d’années, les « supertempêtes » du jeune Soleil bousculaient la magnétosphère terrestre jusqu’à 10 fois par jour. © M. Weiss, CfA

Comment la Terre, cette merveilleuse petite « bille bleue » (« blue marble ») colonisée par une multitude de formes de vie à sa surface – et jusqu’en des milieux extrêmes et insoupçonnés –, est-elle devenue habitable ? Cette aventure pleine de rebondissements que les chercheurs issus de plusieurs disciplines tentent de reconstituer a vraisemblablement commencé il y a quelque 4 milliards d’années .

C’est cependant assez surprenant car, à cette période, notre monde ne semblait pas situé dans la zone habitable du Soleil. En effet, comme l’indiquent les modèles d’évolution stellaire corroborés par l’observation directe des alter ego de notre étoile éparpillés dans la Galaxie, la luminosité du jeune Soleil était environ 30 % inférieure à ce qu’elle est aujourd’hui. Aussi, dans cet environnement plus froid, on pourrait imaginer qu’il n’y avait pas d’eau liquide à la surface de la planète, qui devait ressembler à une boule de glace… Eh bien pas du tout. Comme le montrent les registres géologiques, l’eau était liquide et abondante, la Terre était une planète rocheuse potentiellement habitable. Cette énigme s’appelle « le paradoxe du jeune Soleil faible » (Faint Young Sun Paradox). Alors, comment expliquer les conditions plus clémentes qui régnaient sur Terre ?

Les scientifiques répondent que seul un puissant effet de serre pouvait compenser le déficit d’énergie solaire. Depuis plusieurs décennies, de nombreux géophysiens, géochimistes et paléoclimatologues tentent de l'expliquer par des modèles climatiques de plus en plus complexes, étayés par les connaissances croissantes sur le début de l’Archéen. Des chercheurs de la Nasa, emmenés par Vladimir Airapetian, du Goddard Space Flight Center, pensent, eux, que « les tempêtes solaires ont pu être au centre du réchauffement de la Terre » et même une « clé pour la vie sur Terre ». Leur étude vient de paraître dans la revue Nature Geoscience.

Un réchauffement global salutaire

Comme le démontrent les observations du télescope spatial Kepler, une étoile comme la nôtre est dans sa jeunesse autrement plus turbulente qu’à l’âge adulte (rappelons qu’actuellement, le Soleil, âgé de 4,57 milliards d’années, est au milieu de sa vie). Les éruptions solaires auxquelles nous assistons aujourd’hui, aussi impressionnantes soient-elles, sont bien plus faibles que dans ce lointain passé : 10 à 50 millions de fois moins énergétiques. Même les plus puissantes, accompagnées de bouffées de particules (des éjections de masse coronale) sont encore inférieures à celles générées il y a 4 milliards d’années. Les chercheurs parlent d’ailleurs de « super tempêtes », avec des vents solaires 50 fois plus forts qu'aujourd'hui. Elles se produisaient environ 10 fois… par jour ! En comparaison, le Soleil est bien plus calme aujourd’hui puisque les plus puissantes se manifestent en moyenne une fois par siècle.

« Nos calculs montrent que l’on pouvait voir régulièrement des aurores jusqu’à la Caroline du Sud [32° de latitude nord, soit à peu près celle de Marrakech, au Maroc, NDLR], déclare l’auteur principal de ces recherches. Et comme les particules voyageaient le long des lignes du champ magnétique, elles ont pu éclater les molécules d’azote abondantes dans l’atmosphère. Il s’avère que cette modification de la chimie de l’atmosphère a pu faire toute la différence pour la vie sur Terre. »

Environ 30 % moins lumineux qu’aujourd’hui, le Soleil produisait de fréquentes éruptions dans sa jeunesse, capables de dévaster l’atmosphère de la Terre primitive. Le bouclier magnétique a cependant bien résisté à la violence du vent solaire. © Nasa, GSFC, CIL

Un effet de serre et une chimie prébiotique

En ce temps-là, le champ magnétique terrestre était plus faible et l’enveloppe atmosphérique était composée à 90 % d’azote moléculaire (N₂). Ce gaz est neutre et très peu réactif. Mais l’assaut violent et répété du vent solaire a pu briser ces molécules et produire des atomes d'azote isolés. Bien plus réactifs, ils auraient réagi sur le dioxyde de carbone (CO₂) ou le méthane (CH₄), pour former notamment du monoxyde de carbone (CO) et du protoxyde d’azote (N₂O), un gaz à effet de serre 300 fois plus puissant que le CO₂. Selon les auteurs, même si sa concentration dans l'atmosphère était faible, ce protoxyde d'azote aurait suffi à la réchauffer suffisamment pour que l'eau reste liquide à la surface de la Terre.

Les chercheurs vont plus loin et avancent que cette modification de la composition chimique de l’atmosphère aurait aussi pu initier une chimie prébiotique, grâce à l'apparition du cyanure d'hydrogène (HCN). Ce composé, très réactif, peut en effet conduire à des composés azotés, comme les acides aminés. Ensemble, cinq molécules de HCN peuvent aussi former de l'adénine (qui se trouve dans la molécule d'ATP et dans les acides nucléiques). De plus, l'énergie quotidiennement apportée par le vent solaire pourrait être celle qui a permis à la chimie prébiotique d'aller jusqu'aux grandes molécules, comme l’ARN.

Cette explication n'est pour l'instant qu'une hypothèse mais elle a le mérite de l'originalité, faisant des colères du jeune Soleil une source de vie pour la Terre... (La question, il est vrai, se pose aussi avec le Grand bombardement tardif car lui aussi a pu participer à l’éclosion de la vie, sur Terre et sur Mars… Et qu’en serait-il si la Lune n’était pas là ? Et si la tectonique des plaques ne s'était enclenchée… ?)

L’équipe d’Airapetian rappelle aussi que ces bourrasques incessantes de vent solaire auraient pu faire voler en éclats l’atmosphère terrestre (c’est ce qui a fini par arriver à Mars). Or, celle-ci fut suffisamment forte pour résister et en même temps suffisamment poreuse pour que les particules solaires s’immiscent et interagissent avec elle.

À l’heure où nous recherchons d’autres terres en orbite autour d’étoiles plus ou moins aussi chaudes et brillantes que notre Soleil, ces travaux sont très utiles pour débusquer des mondes habitables, voire habités ou en devenir…

Grenouilles : les amphibiens semblent

décliner… inexorablement

Comment expliquer le déclin des amphibiens ? © Alan Cressler, USGS

Depuis les années 1960, voire 1950, les zoologistes observent le déclin de nombreux amphibiens(grenouilles, crapauds, salamandres, tritons…), sans pouvoir déterminer de causes précises. Ces animaux marchent pourtant sur la Terre depuis le Dévonien supérieur, il y a plus de 360 millions d’années et le groupe a survécu à bien des vicissitudes.

Que leur arrive-t-il aujourd’hui ? Le phénomène est indéniable, et mondial. Parmi plus de 6.000 espèces recensées, l’Union internationale pour la conservation de la nature (UICN), dans sa Liste rouge établie en 2008, estimait que 32 % étaient menacées d’extinction ou déjà éteintes.

Une série de facteurs ont été accusés, différant selon les époques et les régions mais, pour la plupart, liés aux activités humaines. On évoque la fragmentation des territoires, les pesticides, le parasitisme ou le changement climatique. Vertébrés inféodés à l’eau, les amphibiens ont un cycle de vie complexe et une peau perméable, ce qui les rendrait fragiles.

Avec ses 10 mm, la grenouille Eleutherodactylus iberia, qui vit à Cuba, est l’un des plus petits amphibiens du monde. Elle est considérée comme en danger critique d’extinction. © Pierre Fidenci, Wikimedia Commons, CC by-sa 2.5

Les causes du déclin ne sont pas les mêmes partout

Devant l’ampleur du déclin, des programmes de conservation ont été mis en place, avec des succès qui semblent limités. Ils sont inefficaces car la cause est multifactorielle, explique une méta-étude portant, pour la première fois à une échelle continentale, sur le territoire des États-Unis. Une équipe menée par Evan H. Campbell Grant, de l’USGS (U.S. Geological Survey) a scruté 61 études, qui avaient analysé 389 suivis concernant 83 espèces.

Globalement, dans ce pays, la perte du nombre d’espèces d’amphibiens serait de 3,79 % par an (ce qui confirme l’évaluation réalisée en 2013 par l’UICN, qui la situait à 3,7 %). Les chercheurs ont testé les effets de quatre des principaux facteurs incriminés aux États-Unis, dans différentes régions (voir le communiqué de l'USGS) :

• les maladies, essentiellement celles dues à un champignon (Batrachochytrium dendrobatidis) parasite des amphibiens ;
• l'extension des zones urbaines et agricoles ;
• les pesticides ;
• le changement du climat.

Conclusion des auteurs : selon la région, la cause principale varie bien plus qu’on ne le croyait. Il n’y a donc pas, expliquent-ils, de méthode globale pour contrer le déclin des amphibiens. Les actions doivent être locales et adaptées, ce qui n’est pas simple. « Il faut une double stratégie : mieux comprendre les causes du déclin à l’échelle de la région et bien suivre les effets de la gestion mise en place, malgré les incertitudes sur les facteurs », estiment en substance les auteurs dans la discussion de l’article paru dans la revue Nature. Il y a du travail pour protéger nos amies les grenouilles…

À découvrir en vidéo autour de ce sujet :

Au Pérou, en plein cœur de la forêt amazonienne, vivent d'étonnantes grenouilles dendrobates appelées Ranitomeya ventrimaculata. Très colorées, elles attirent l’œil et éveillent la curiosité. Découvrez dans cet extrait du film Pérou, Planète Extrême, produit par French Connection Films, ces amphibiens à la robe mortelle.