Les atmosphères de La Terre et de Mars


L’atmosphère de la Terre

La Terre, grâce à une orbite plus éloignée du Soleil, a connu une évolution très différente de Vénus.

A l’origine, l’atmosphère terrestre était probablement très semblable, constituée principalement de vapeur d’eau. Comme sur Vénus, le refroidissement de la planète après sa formation conduisit à la naissance d’océans.

Mais, grâce à une distance supérieure au Soleil, donc une température moindre, ces océans n’étaient pas menacés d’évaporation. Au contraire, avec un Soleil plus faible qu’aujourd’hui, ils étaient en danger de se solidifier en glace et de transformer la Terre en un monde gelé qui ne verrait jamais apparaître la vie.

L’effet de serre sur Terre

Heureusement pour nous, l’atmosphère contenait également du dioxyde de carbone, un composé capable de rester sous forme gazeuse à des températures plus faibles que la vapeur d’eau. Ce dioxyde de carbone, présent en quantité bien plus grande que de nos jours, conduisit à un effet de serre qui permit à la Terre de conserver une température suffisante pour que les océans demeurent sous forme liquide.

Avec le temps, la puissance du Soleil augmenta jusqu’au niveau actuel et assura une température modérée à notre planète. Parallèlement, la plus grande partie du dioxyde de carbone fut petit à petit emportée par les pluies, dissoute dans les océans et capturée dans les roches sédimentaires des fonds océaniques.

De nos jours, le dioxyde de carbone restant contribue encore à augmenter la température d’une quarantaine de degrés.

La vie transforme l’atmosphère terrestre

L’atmosphère de la Terre a ensuite été affectée par un nouveau phénomène, l’apparition de la vie, en particulier la mise en place de la photosynthèse, le processus par lequel certaines cellules transforment le rayonnement solaire en énergie chimique en consommant du dioxyde de carbone et en émettant de l’oxygène.

L’oxygène commença à avoir un impact marqué sur l’atmosphère terrestre il y a environ deux milliards d’années. Grâce à lui, un nouveau type d’organisme put apparaître, qui s’appuyait cette fois sur la respiration, le processus grâce auquel les animaux produisent de l’énergie en consommant de l’oxygène et en rejetant du dioxyde de carbone.

Le niveau d’oxygène s’est aujourd’hui établi à environ 21 pour cent, une valeur d’équilibre entre photosynthèse et respiration.

Le reste de l’atmosphère est principalement composé d’azote (N2), lui aussi dû à la présence de la vie. Il provient de bactéries capables d’extraire l’oxygène d’un type de roches appelées nitrates, un processus qui libère de l’azote.

L’atmosphère de Mars

L’évolution passée de Mars est entourée de plus d’incertitude que celle de la Terre. Dans la théorie la plus répandue, l’atmosphère martienne serait née dans des conditions similaires, avec le dégazage de grandes quantités de vapeur d’eau et de dioxyde de carbone.

Grâce à l’effet de serre engendré par ces gaz, la température aurait été suffisante pour que l’eau puisse exister sous forme liquide pendant une très longue période.

La divergence avec la Terre vient principalement du fait que Mars est un corps plus petit (un dixième de la masse terrestre). En conséquence, après sa formation, la planète rouge contenait une quantité de chaleur interne plus faible et se refroidit donc plus vite. Pour cette raison, l’activité géologique cessa assez tôt dans l’histoire de Mars.

Or, sans activité volcanique à grande échelle, la planète n’avait plus les moyens de recycler dans l’atmosphère le dioxyde de carbone emprisonné dans les roches. Le phénomène inverse, l’absorption du gaz, n’étant pas affecté, une quantité de plus en plus importante de dioxyde de carbone atmosphérique se retrouva donc petit à petit incorporée dans les roches.

La chute de température sur Mars

La conséquence directe de ce phénomène fut une baisse d’intensité de l’effet de serre, donc une chute de température. Un cercle vicieux se mit en place, le refroidissement provoquant plus de précipitations et une dissolution accélérée du dioxyde de carbone, ce qui entraînait à son tour une baisse de température plus prononcée.

L’eau ne pouvant plus exister sous forme liquide se transforma finalement en glace dans une couche appelée le permafrost située sous la surface martienne. La planète finit par présenter le visage que lui connaissons actuellement, avec une faible atmosphère principalement constituée de dioxyde de carbone et une absence totale d’eau sous forme gazeuse ou liquide.

Bien sûr, la description précédente n’est qu’une des théories que les missions spatiales actuelles ont pour but de départager. Il est également possible que la quantité de gaz créée par le dégazage soit restée faible. L’effet de serre n’aurait alors jamais été suffisant pour que de grandes étendues d’eau liquide se forment.


Page mise à jour le 2 janvier 2015 par Olivier Esslinger