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Les scientifiques résolvent le mystère du thermostat terrestre

2020

La vie sur Terre a survécu à de vastes changements climatiques, allant d'une période chaude il y a 450 millions d'années, lorsque la majeure partie des États-Unis actuels étaient sous l'eau, à la dernière glaciation, il y a 20 000 ans, lorsque la Nouvelle-Angleterre était ensevelie sous une épaisseur d'un kilomètre. glacier. Bien que le changement climatique ait déclenché des extinctions massives, la vie a continué.

C'est quelque chose de mystère. Les changements climatiques impulsifs ont transformé Vénus en un paysage d'enfer brûlant, mais la Terre n'a jamais été si chaude ou froide que la vie n'a pas duré. Même dans ses moments les plus turbulents, notre minuscule planète est restée un refuge, un canot de sauvetage bleu-vert à la dérive contre la vaste hostilité de l'espace. Pourquoi?

Les scientifiques ont longtemps spéculé sur la possibilité d'un thermostat planétaire pour contrôler le changement climatique. Une nouvelle étude publiée dans la revue Geochemical Perspectives Letters fournit la première preuve de son existence.

«Le climat doit être relativement contraint. Cela ne peut pas trop changer, sinon la vie disparaîtrait », a déclaré Philip Pogge von Strandmann, géochimiste à l'University College London et auteur principal de l'étude. "Il doit y avoir un mécanisme qui empêche le climat de devenir complètement fou."

Ce mécanisme est ce qu'on appelle le "thermostat climatique". Voici comment cela fonctionne: le dioxyde de carbone retient la chaleur, maintenant la Terre agréable et confortable. Un plongeon dans le CO 2 peut entraîner un âge de glace. Un pic peut faire grésiller la planète. La Terre régule ce gaz à effet de serre par les intempéries. Le dioxyde de carbone atmosphérique se dissout dans l'eau de pluie et se combine aux roches pour former du bicarbonate.

"Si vous dissolvez une roche dans de l’eau, l’eau de la rivière, ce processus extrait le CO 2 de l’atmosphère et le met dans l’eau sous forme de bicarbonate. Cela va des rivières à l'océan, a déclaré Pogge von Strandmann. Une fois dans l'océan, le bicarbonate se combine au calcium pour former du calcaire. "Cela emprisonne le dioxyde de carbone, a-t-il déclaré.

Le thermostat global réagit au chaud et au froid. La chaleur accélère les réactions chimiques, amenant les roches et les eaux de pluie à réduire plus rapidement les niveaux de dioxyde de carbone, refroidissant ainsi la planète plus rapidement. Les températures froides ralentissent ce processus, empêchant la planète de devenir trop froide.

Le dioxyde de carbone piégé dans le calcaire finira par retourner dans l'atmosphère. Le calcaire sera tiré sous la croûte terrestre par le mouvement des plaques tectoniques et deviendra partie intégrante du manteau terrestre. Finalement, le dioxyde de carbone sera séparé du calcaire et expulsé dans le ciel par des éruptions volcaniques.

Pendant les périodes chaudes, les intempéries éliminent le dioxyde de carbone de l'atmosphère plus rapidement que les volcans ne peuvent l'accumuler. Cela provoque une diminution du volume total de dioxyde de carbone, ce qui refroidit la planète. Pendant les périodes froides, les volcans ajoutent du dioxyde de carbone plus rapidement qu'il ne peut être éliminé, réchauffant ainsi la planète. Les scientifiques ont cru pendant des décennies que c'était le cas, mais ils manquaient de preuves.

AssumedIl était supposé depuis des lustres. C'était dans tous les modèles climatiques, mais cela n'a jamais été prouvé », a déclaré Pogge von Strandmann. «Nous avons maintenant des preuves des événements climatiques passés que l’altération climatique réagit à la température».

Pogge von Strandmann et ses collègues ont cherché des indices dans les dépôts de calcaire, qui contiennent des isotopes de lithium introduits par l’altération. La concentration de lithium varie selon les couches de calcaire. Plus de lithium correspond aux périodes plus chaudes, lorsque l'altération s'accélère.

Bien entendu, les conditions climatiques ne sont pas la seule influence sur le climat mondial. Le climat répond également aux changements de l'activité solaire et à la croissance de la végétation, par exemple. Les plantes éliminent le dioxyde de carbone de l'atmosphère et refroidissent la planète, mais leur effet est limité. Généralement, lorsque les plantes meurent et se décomposent, elles libèrent leurs réserves de carbone dans le ciel. Pogge von Strandmann dit que, de temps en temps, la végétation façonne le climat beaucoup moins que les conditions climatiques.

Les intempéries sont la raison pour laquelle la Terre n’est pas comme Vénus, où les niveaux croissants de dioxyde de carbone ont rendu la planète inhospitalière à la vie. Aujourd'hui sur Vénus, où l'atmosphère est presque entièrement composée de dioxyde de carbone, la température moyenne est supérieure à 800 degrés F. Sur Terre, la température moyenne est plus proche de 60 degrés F.

"C'est un certain degré d'eau liquide en interaction avec la roche qui maintient le climat de la Terre stable sur de longues périodes", a déclaré Pogge von Strandmann. Comme il l'a noté, cela ne réconforte guère le changement climatique causé par l'homme. L'altération climatique modifie progressivement le climat, sur plusieurs milliers d'années.

"Nous savons que l'altération augmentera [à mesure que la planète se réchauffera]", a-t-il déclaré. «Nous savons que cela éliminera le dioxyde de carbone, mais il faudra au moins 100 000 ans avant de permettre au climat de revenir aux conditions préindustrielles.» En brûlant du charbon, du pétrole et du gaz naturel, les humains transforment le climat. à l'échelle des décennies.

"Il y a des mouvements pour voir si nous pouvons exploiter artificiellement ce processus pour éliminer le dioxyde de carbone plus rapidement, a déclaré Pogge von Strandmann." Vous obtenez une grande quantité de roche silicatée à grain très fin et vous l'enfoncez dans des champs tout autour de la Terre. Plus le grain de la roche est fin, plus il se dissout rapidement et plus rapidement il élimine le CO 2. "Malheureusement, cette méthode en est encore à la phase expérimentale et rien ne garantit qu’elle puisse être intensifiée pour lutter contre le changement climatique.

«Il faudrait transporter la roche silicatée de l’endroit où elle est extraite à l’endroit où on veut la labourer dans les champs, et il faut dépenser de l’énergie pour la réduire à un grain de taille réduite», a déclaré Pogge von Strandmann. «De nombreuses expériences sont actuellement en cours pour déterminer la taille du grain dont nous aurions besoin et les conséquences en termes de déperdition efficace de beaucoup de poudre de roche dans les champs.»

En se basant sur les données géologiques, les scientifiques peuvent évaluer les conséquences d'une altération rapide. L'histoire montre qu'une poussée de bicarbonate dans l'océan peut déclencher une prolifération de plancton. Le plancton engloutit l'oxygène dans l'eau, laissant d'autres créatures marines étouffer. Même cela, cependant, peut être préférable au changement climatique.

Alors que le climat de la Terre est en constante évolution et que la température continuera de croître, le réchauffement rapide provoqué par la combustion de combustibles fossiles rendra la vie beaucoup plus difficile pour l'homme. Il est nécessaire de limiter la pollution par le carbone pour que la Terre reste accueillante pour notre espèce.

«Le climat de la Terre varie beaucoup. Cela a beaucoup varié dans le passé », a déclaré Pogge von Strandmann. "Le fait est que, bien sûr, chaque fois que cela varie beaucoup, cela provoque une grande extinction de masse."

Jeremy Deaton écrit pour Nexus Media, un fil de presse sous-traité couvrant le climat, l’énergie, les politiques, l’art et la culture. Vous pouvez le suivre @deaton_jeremy.

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