La durée de vie future des plantes vient d’être prolongée

Pour l’instant, l’avenir de la vie sur Terre est entre les mains des humains. Mais après l’ère anthropocentrique, la situation commence à devenir délicate. La luminosité du soleil augmente avec le temps, d’environ 1 % tous les 110 millions d’années, de sorte que la surface de la Terre se réchauffera progressivement (mais à un rythme beaucoup plus lent que le réchauffement climatique actuel).

Cela modifiera la vitesse à laquelle se produit l’altération des silicates – le processus par lequel les roches silicatées se transforment en roches carbonatées lorsque le dioxyde de carbone atmosphérique et l’eau de pluie se combinent pour produire de l’acide carbonique.

Les roches carbonatées, principalement le calcaire et la dolomite, se transforment à nouveau en roches silicatées par action volcanique et métamorphose à haute température. L’activité volcanique émet du dioxyde de carbone qui remplace celui éliminé par l’altération des silicates, et le cycle carbonate-silicate se poursuit.

Ainsi, sur des échelles de temps d’un million d’années, le niveau de dioxyde de carbone dans l’atmosphère serait à peu près stable, toutes choses étant égales par ailleurs (ce qui est rarement le cas). Mais à mesure que la luminosité croissante du Soleil augmente lentement la température de la Terre, l’altération des silicates devrait également diminuer, attirant davantage de dioxyde de carbone hors de l’atmosphère.

L’enfouissement des carbonates élimine également le carbone du système océan-atmosphère. C’est une mauvaise nouvelle pour les plantes, qui se nourrissent de dioxyde de carbone, de soleil et d’eau, et elles souffriront doublement à mesure que les températures de surface augmentent à cause du soleil. À mesure que les plantes disparaissent, les grandes formes de vie sur Terre mourraient de faim et mourraient. Calculer quand cela se produit a été un effort pendant des décennies, avec les délais obtenus de 100 millions à 1 milliard d’années, mais toutes les pièces mobiles d’un tel modèle rendent le calcul difficile.

Un trio de scientifiques de l’Université de Chicago et de l’Institut des sciences Weizmann en Israël a présenté un nouveau modèle qui repousse la durée de vie de la biosphère terrestre à 1,7 milliard d’années. Leur travail a été publié dans Le journal des sciences planétaires.

« Si l’altération dépend faiblement de la température (comme le suggèrent des données récentes) et/ou fortement dépendante du CO2 », écrivent-ils, « nous constatons que l’interaction entre le climat, la productivité et l’altération entraîne un ralentissement et une diminution temporaire du CO2 induit par la luminosité. inverser, évitant ainsi la famine de CO2 de l’usine.

Leurs résultats allongent la période de survie des plantes de 1,6 à 1,82 milliard d’années, jusqu’à ce qu’elles meurent soit de manque de CO2, soit de températures extrêmes, doublant peut-être la durée de vie future des organismes de taille macro.

La plupart des travaux antérieurs ont supposé que l’altération des silicates dépend fortement de la température – exponentielle avec un temps de repliement e (Te) de 10 à 20 ans, et faiblement dépendante du CO2, variant (par la puissance β) entre la racine quatrième et la racine carrée du CO2. concentration. Un Te plus petit signifie une dépendance plus forte de la vitesse d’altération des silicates à la température.

Ils envisagent deux scénarios : l’extinction des plantes à cause d’un CO2 insuffisant {Te = 13,7 Kelvin et β = 0,25} comme dans Caldiera et Kasting en 1992et extinction par surchauffe {Te =31 K et β=0,41} comme dans Krissansen-Totton et Catling en 2017.

Ils ont également regardé Usines C3 et C4 séparément (ils diffèrent par l’efficacité avec laquelle ils utilisent la photosynthèse, leurs processus de fixation du carbone et leur tolérance aux conditions chaudes et sèches – environ 95 % des plantes sur Terre sont des plantes C3) .

Avec ces paires de paramètres, ils couplent des modèles mondiaux moyens de productivité végétale, du cycle du carbone et du climat pour déterminer les mécanismes d’extinction éventuels des plantes terrestres et, bien sûr, de toutes les espèces qui en dépendent. Le deuxième ensemble de paramètres, représentant le scénario de surchauffe, aboutit à une durée de vie future des plantes terrestres plus longue par rapport au premier ensemble, soit 1,8 milliard d’années contre 1,3 milliard d’années, respectivement. C’est beaucoup plus long que dans les deux travaux précédents.

La concentration de dioxyde de carbone diminue de la valeur moderne dans les deux cas à pratiquement zéro dans le premier scénario et à environ 170 parties par million (ppm) dans le deuxième scénario. La température à la surface de la Terre culmine à environ 310 K (37°C) dans le premier scénario et à 335 K (62°C) dans le deuxième scénario. (La température moyenne actuelle de la surface de la Terre est d’environ 289 K (16°C)). Il fera chaud sur les deux photos.

Les plantes C3 ont été exterminées avant les plantes C4 : 0,5 milliard d’années (scénario 1) à un niveau de concentration de CO2 de 150 ppm, contre 0,8 Gyr (scénario 2) pour les plantes C3, et 1,2 Gyr contre 1,8 Gy respectivement pour les plantes C4. La Terre verra dans environ 500 millions d’années les seules plantes existantes seront des plantes C4, comme le sorgho, la canne à sucre et le maïs. Au moins, les sucreries existeront pendant encore un demi-milliard d’années, s’il reste quelqu’un pour les produire.

Les auteurs sont également en mesure de tirer des conclusions importantes sur la vie extraterrestre. « Si la vie est courante au-delà de la Terre », écrivent-ils, « nos conclusions pourraient être testées avec de futures observations de biosignatures sur des planètes extrasolaires ».

Un avenir plus long de la biosphère a également des implications pour le développement de la vie intelligente. Ils montrent qu’une durée de vie plus longue suggère moins d’« étapes difficiles » – des transitions évolutives critiques et improbables – pour produire une vie intelligente, que ce qui était estimé précédemment. Des chercheurs précédents avaient suggéré un nombre de 4 à 5 pour le nombre d’étapes difficiles requises, mais une biosphère plus longue réduit ce nombre à 2,4, calculent les auteurs.

C’est une bonne nouvelle pour la perspective d’une vie extraterrestre intelligente. Leurs résultats « suggèrent que l’émergence d’une vie intelligente pourrait être un processus moins difficile (et par conséquent plus courant) que certains auteurs précédents ne l’ont soutenu.

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