Vue artistique
Vénus, notre planète sœur, peut nous en apprendre beaucoup sur le changement climatique. Vénus a actuellement une température de surface de 450°C (la température du cycle d’autonettoyage d’un four) et une atmosphère dominée par le gaz carbonique (96 %) avec une densité 90 fois supérieure à celle de la Terre.
Vénus est un endroit très étrange, totalement inhabitable, sauf peut-être dans les nuages à quelque 60 kilomètres d’altitude où la récente découverte de phosphine pourrait suggérer la présence d’une vie microbienne flottante. Mais la surface est totalement inhospitalière.
Cependant, Vénus a probablement eu autrefois un climat semblable à celui de la Terre. Selon une modélisation climatique récente, pendant une grande partie de son histoire, Vénus a eu des températures de surface similaires à celles de la Terre actuelle. Elle a probablement eu aussi des océans, de la pluie, peut-être de la neige, peut-être des continents et la tectonique des plaques, et plus spéculativement encore, peut-être même une vie en surface.
Il y a moins d’un milliard d’années, le climat a changé de façon spectaculaire en raison d’un effet de serre incontrôlé. On peut spéculer qu’une période intensive de volcanisme a pompé suffisamment de dioxyde de carbone dans l’atmosphère pour provoquer ce grand événement de changement climatique qui a fait évaporer les océans et a provoqué la fin du cycle de l’eau.
Les preuves du changement
Cette hypothèse des modélisateurs du climat a inspiré Sara Khawja, étudiante en master dans mon groupe (co-encadrée avec la géoscientifique Claire Samson), à rechercher des preuves dans les roches vénusiennes pour ce projet de changement climatique.
Depuis le début des années 1990, mon équipe de recherche de l’université Carleton – et plus récemment mon équipe sibérienne de l’université d’État de Tomsk – a cartographié et interprété l’histoire géologique et tectonique de la remarquable planète sœur de la Terre.
Les missions soviétiques Venera et Vega des années 1970 et 1980 ont effectivement atterri sur Vénus et ont pris des photos et évalué la composition des roches, avant que les atterrisseurs n’échouent en raison de la température et de la pression élevées. Cependant, notre vue la plus complète de la surface de Vénus a été fournie par le vaisseau spatial Magellan de la NASA au début des années 1990, qui a utilisé un radar pour voir à travers la couche nuageuse dense et produire des images détaillées de plus de 98 % de la surface de Vénus.
Des roches antiques
Notre recherche de preuves géologiques du grand événement du changement climatique nous a conduit à nous concentrer sur le plus ancien type de roches de Vénus, appelé tesserae, qui ont un aspect complexe suggérant une histoire géologique longue et compliquée. Nous avons pensé que ces roches les plus anciennes avaient les meilleures chances de préserver les preuves de l’érosion hydrique, un processus si important sur Terre et qui aurait dû se produire sur Vénus avant le grand événement du changement climatique.
Étant donné la faible résolution des données d’altitude, nous avons utilisé une technique indirecte pour essayer de reconnaître les anciennes vallées fluviales. Nous avons démontré que des coulées de lave plus récentes provenant des plaines volcaniques environnantes avaient rempli des vallées en marge des tesserae.
À notre grand étonnement, ces modèles de vallées de tesserae étaient très similaires aux modèles d’écoulement fluvial sur Terre, ce qui nous a amené à suggérer que ces vallées de tesserae ont été formées par l’érosion fluviale à une époque où les conditions climatiques étaient semblables à celles de la Terre. Mes groupes de recherche sur Vénus aux universités d’État de Carleton et de Tomsk étudient les coulées de lave post-tesserae à la recherche de toute preuve géologique de la transition vers des conditions extrêmement chaudes.
Une partie d’Alpha Regio, un haut plateau topographique à la surface de Vénus, a été le premier élément de Vénus à être identifié par un radar terrestre.
Analogies avec la Terre
Afin de comprendre comment le volcanisme sur Vénus a pu produire un tel changement de climat, nous pouvons nous tourner vers l’histoire de la Terre pour trouver des analogues. Nous pouvons trouver des analogies dans les super-éruptions comme la dernière éruption de Yellowstone qui s’est produite il y a 630 000 ans.
Mais un tel volcanisme est petit comparé aux grandes provinces magmatiques (LIP) qui se produisent environ tous les 20-30 millions d’années. Ces éruptions peuvent libérer suffisamment de dioxyde de carbone pour provoquer un changement climatique catastrophique sur Terre, y compris des extinctions massives. Pour vous donner une idée de l’échelle, considérez que les plus petites LIP produisent suffisamment de magma pour couvrir tout le Canada jusqu’à une profondeur d’environ 10 mètres. La plus grande LIP connue a produit suffisamment de magma pour couvrir une zone de la taille du Canada jusqu’à une profondeur de près de huit kilomètres.
Les analogues des LIP sur Vénus comprennent des volcans individuels d’un diamètre allant jusqu’à 500 kilomètres, des canaux de lave étendus qui atteignent jusqu’à 7 000 kilomètres de long, et il existe également des systèmes de rift associés – où la croûte se déchire – d’une longueur allant jusqu’à 10 000 kilomètres.
Si le volcanisme de type LIP était la cause du grand changement climatique sur Vénus, un changement climatique similaire pourrait-il se produire sur Terre ? Nous pouvons imaginer un scénario de plusieurs millions d’années dans le futur où plusieurs LIP se produisant au hasard en même temps pourraient provoquer un tel changement climatique sur Terre, conduisant à des conditions comme celles de Vénus aujourd’hui.
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