27 Janvier 2009

FAQ - Observation et étude de la Terre

Pourquoi y a-t-il différents climats simultanément sur la Terre ?En quoi la découverte des exoplanètes a-t-elle modifié la vision que l'homme porte sur la formation de la Terre ? Comment peut-on peser la Terre ?Comment serait la Terre sans atmosphère ? Que se passerait-il si la vitesse de rotation de la Terre autour du Soleil venait à varier ? Cela entraînerait-il des conséquences sur les conditions climatiques ? À la création de la Terre, est-ce que l’eau était salée ?

Pourquoi y a-t-il différents climats simultanément sur la Terre ?

Le soleil est le radiateur de notre planète Terre. Il fait plus chaud à midi quand le soleil est haut dans le ciel que le soir au soleil couchant. Par ailleurs, on bronze plus vite par ciel clair qu'en présence de nuages.
De la même façon, l'élévation du soleil et la couverture nuageuse déterminent la quantité de chaleur reçue en un lieu donné du globe. C'est ainsi que les maxima sont observés dans les régions tropicales, les minima dans les régions polaires en hiver, et les valeurs intermédiaires dans nos régions tempérées. (La zone équatoriale reçoit le maximum de rayonnement mais atténué par beaucoup de nuages). Il en résulte les principaux climats que l'on rencontre sur la Terre : climat chaud (sec sous les Tropiques et humide à l'équateur), climat polaire (froid) et climat tempéré. Il s'agit là des grandes tendances. D'autres phénomènes comme la proximité à la mer ou des effets de circulation atmosphérique expliquent les disparités que l'on rencontre entre les climats d'une même latitude.

En quoi la découverte des exoplanètes a-t-elle modifié la vision que l'homme porte sur la formation de la Terre ?

Les astronomes qui s'intéressent à l'histoire de la formation du système solaire disposent de peu d'indices. Et c'est un véritable travail de détective auquel ils se livrent. Le premier indice est l'étude des planètes du système solaire. Leurs caractéristiques (taille, densité, distance au Soleil…) sont évidement un élément clé pour comprendre l'enchaînement des événements passés. Les comètes et les astéroïdes sont aussi très intéressants. Ils apportent des informations sur les conditions initiales de formation. Hélas, nous ne connaissons pas avec certitude les étapes intermédiaires. La découverte des exoplanètes est en soi une petite révolution. Car la preuve est faite à présent que les cortèges de planètes sont probablement des sous-produits standard de la formation des étoiles. Grâce à la grande variété des observations, les spécialistes étudient et comparent les systèmes planétaires formés dans des conditions souvent très différentes. Cette diversité nous permettra incontestablement de mieux comprendre d'où l'on vient !

Comment peut-on peser la Terre ?

La loi de la gravité universelle nous apprend que deux corps s’attirent proportionnellement à leur masse et à l’inverse du carré de leur distance. Par conséquent, une planète tourne autour d’une étoile (supposée beaucoup plus massive que la planète) à une distance et avec une période de rotation qui dépendent de la masse de l’étoile mais pas de la masse de la planète. De même, un petit ou un gros satellite géostationnaire tournera à 36 000 km de la Terre en 24 heures, indépendamment de sa masse. La présence de la Lune a permis ainsi de déterminer la masse de la Terre. On a procédé de la même façon pour toutes les planètes qui possèdent des lunes. Quand ce n’était pas le cas, comme pour Vénus, Mercure ou la Lune, il a fallu attendre l’envoi d’un satellite qui a survolé la planète. La déviation de la trajectoire, due à l’attraction de la planète, a permis de déterminer sa masse. Pour d’autres astres dans le ciel comme les étoiles, nous utilisons des modèles qui permettent de relier la luminosité de l’étoile à sa masse. Là, les précisions sont moins bonnes que par les mesures gravitationnelles.

Comment serait la Terre sans atmosphère ?

Cette situation est difficile à décrire car tout dépend du moment où la planète perd son atmosphère. En tout cas, pas d’atmosphère signifie la disparition de l’eau et de la vie dans toutes ses composantes. Si l’atmosphère disparaît, soufflée par un cataclysme difficilement imaginable, la tectonique des plaques reste active probablement pendant un certain temps et les cratères formés par les impacts de météorites sont effacés. Nous ressemblerions probablement aux régions martiennes les plus jeunes. Cependant, si la tectonique des plaques se poursuit avec une activité volcanique, la libération de gaz recréera une atmosphère ténue (dioxyde de carbone, hydrogène sulfuré, vapeur d’eau, méthane…) retenue, au moins pendant un certain temps par la gravité terrestre. Cette atmosphère évoluera sous l’influence des rayons ultraviolets provenant du soleil. La température au sol sera fonction de nombreux facteurs difficiles à modéliser. En fait, il est presque impossible de répondre précisément à cette question qui paraît simple, car l’évolution de la planète est intimement liée à la cause qui provoquerait la perte de l’atmosphère, sa disparition quasiment totale (comme Mercure) ou partielle (Mars). Les planètes évoluent sous l’influence de facteurs internes liés à leur taille ou aux conditions de formation (effet dynamo par exemple) et de facteurs externes (vent solaire, influences gravitationnelles, impacts, etc.).

Que se passerait-il si la vitesse de rotation de la Terre autour du Soleil venait à varier ? Cela entraînerait-il des conséquences sur les conditions climatiques ?

La Terre suit une orbite autour du Soleil. L’attraction de ce dernier courbe la trajectoire de la Terre. Mais c’est sa vitesse qui lui garantit de rester sur orbite. Si cette vitesse venait à diminuer, la planète se rapprocherait du Soleil. Et inversement si elle augmentait. Avec une vitesse nulle, elle tomberait sur le Soleil. Les variations d’orbite, distance, plan angulaire, aphélie et périhélie auraient des conséquences sur le climat terrestre.
Une orbite moins circulaire augmenterait par exemple l’amplitude des saisons. Ces variations sont possibles, au même titre que la variation de l’inclinaison de l’axe des pôles, ce qui provoque également des changements climatiques sur des échelles de temps très longues (du siècle au millénaire).

À la création de la Terre, est-ce que l’eau était salée ?

L’eau que l’on trouve en grande quantité sur notre planète provient essentiellement de deux sources. Les météorites et comètes qui bombardaient la Terre au tout début de son histoire, voilà 4,5 milliards d’années et le dégazage, grâce au volcanisme, de l’eau contenue dans les roches. Lorsque la jeune Terre s’est refroidie, l’eau est passée de sa forme vapeur à sa forme liquide. En clair, il se mit à pleuvoir. Et cette pluie a lessivé les continents emportant sédiments et sels minéraux. Voilà comment débute l’histoire du sel dans les océans, et dans le cas de la Terre, du chlorure de sodium. Mais la Terre ne serait pas seule dans le système solaire à abriter un océan salé. Les satellites de Jupiter Ganymède, Callisto et Europe pourraient aussi abriter une couche d’eau salée sous leur croûte, qui serais responsable de phénomènes magnétiques découverts par la sonde Galileo à la fin des années 1990.