La Terre peut réguler sa propre température pendant des millénaires

Le cycle mondial du carbone exerce un contrôle considérable sur le climat de la Terre. Pourtant, la vie sur Terre a continué à battre au cours des 3.7 milliards d’années. Comprendre l'histoire de la Terre, les effets à long terme du changement climatique anthropique et l'habitabilité planétaire dépendent de la manière dont le climat est maintenu aux échelles de temps géologiques.

MIT Les scientifiques ont confirmé que la Terre dispose d’un mécanisme de « rétroaction stabilisatrice » qui fonctionne pendant des millions d’années pour faire reculer le climat et maintenir les températures mondiales dans une plage stable et habitable.

Selon les scientifiques, ce mécanisme possible est l’altération des silicates. Il s'agit d'un processus géologique par lequel l'altération lente et régulière des roches silicatées implique des réactions chimiques qui finissent par entraîner le dioxyde de carbone hors de l'atmosphère et dans les sédiments océaniques, piégeant le gaz dans les pierres.

Pendant longtemps, les scientifiques ont supposé que l'altération des silicates jouait un rôle important dans le contrôle de la Le cycle du carbone sur Terre. Son mécanisme pourrait fournir une force géologiquement constante pour contrôler le dioxyde de carbone – et les températures mondiales. Cependant, jusqu’à présent, aucune preuve directe n’a été observée du fonctionnement continu d’un tel retour d’information.

Pour cette étude, les scientifiques ont étudié des données paléoclimatiques qui ont enregistré les changements des températures mondiales moyennes au cours des 66 derniers millions d’années. Plus tard, en appliquant une analyse mathématique, l’équipe a déterminé si les données révélaient des modèles caractéristiques de phénomènes de stabilisation qui freinaient les températures mondiales sur une échelle de temps géologique.

Ils ont découvert que, sur des centaines de milliers d'années, il semble effectivement exister un modèle constant selon lequel les oscillations de température de la Terre sont maîtrisées. La durée de cet effet est comparable aux délais prévus pour l'altération des silicates.

Les scientifiques ont examiné les données sur les fluctuations de la température mondiale à travers l’histoire géologique. Ils voulaient confirmer si les retours d’information stabilisateurs ont effectivement fonctionné. Ils ont utilisé divers enregistrements de températures mondiales obtenus par des chercheurs précédents, notamment des Glace antarctique carottes et données sur la composition chimique des fossiles et coquilles marins préhistoriques.

Constantin Arnscheidt, étudiant diplômé du Département des sciences de la Terre, de l'atmosphère et des planètes (EAPS) du MIT, a déclaré : « Toute cette étude n’est possible que parce que de grands progrès ont été réalisés dans l’amélioration de la résolution de ces enregistrements de température des eaux profondes. Nous disposons désormais de données remontant à 66 millions d’années, avec des points de données espacés de plusieurs milliers d’années.

L'analyse mathématique utilisée par les scientifiques dans l'étude comprenait des équations différentielles stochastiques. Ces équations sont couramment utilisées pour révéler des tendances dans des ensembles de données très fluctuants.

Arnscheidt explique : "Nous avons réalisé que cette théorie permettait de prédire ce à quoi on s'attendrait La température de la Terre à quoi ressemblerait l’histoire s’il y avait eu des rétroactions agissant à certaines échelles de temps.

Grâce à cette approche, les scientifiques ont pu analyser l’histoire des températures moyennes mondiales au cours des 66 derniers millions d’années. Ils ont également déterminé si des modèles de rétroaction stabilisatrice apparaissaient au cours de chaque échelle de temps.

Daniel Rothman, professeur de géophysique au MIT, a déclaré : « Dans une certaine mesure, c'est comme si votre voiture roulait à toute vitesse dans la rue et que lorsque vous freinez, vous glissez longtemps avant de vous arrêter. Il existe une échelle de temps au cours de laquelle la résistance de friction, ou retour de stabilisation, entre en jeu lorsque le système revient à un état stable.

Les fluctuations de température devraient augmenter avec le temps sans retour stabilisant. Cependant, l'enquête de l'équipe a identifié un régime dans lequel les changements ne se sont pas améliorés, ce qui suggère qu'un mécanisme de stabilisation était en place avant que les fluctuations ne deviennent excessives. Les centaines de milliers d’années prédites par les scientifiques pour l’altération des silicates coïncident avec l’échelle de temps de cet effet stabilisateur.

Les scientifiques ont constaté que les données ne révélaient aucun retour stabilisant sur des échelles de temps plus longues. Autrement dit, il ne semble pas y avoir de recul récurrent des températures mondiales sur des échelles de temps supérieures à un million d’années. Alors, sur ces périodes plus longues, qu’est-ce qui a permis de contrôler les températures mondiales ?

Rothman a dit : "Il existe une idée selon laquelle le hasard aurait pu jouer un rôle majeur dans la détermination de la raison pour laquelle la vie existe encore après plus de 3 milliards d'années."

En d'autres termes, à mesure que les températures de la Terre fluctuent sur de longues périodes, ces fluctuations peuvent se révéler suffisamment faibles au sens géologique du terme pour se situer dans une plage dans laquelle une rétroaction stabilisatrice, telle que l'altération des silicates, pourrait périodiquement contrôler le climat, et plus précisément, dans une zone habitable.

Journal de référence:

1. Constantin W.Arnscheidt et al. Présence ou absence de rétroactions stabilisatrices du système Terre à différentes échelles de temps. Science Advances. EST CE QUE JE: 10.1126/sciadv.adc9241