mise à jour : 13 décembre 2021
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• Les mécanismes de stabilisation du climat terrestre

Les mécanismes de stabilisation du climat terrestre

Auteur: Martin TURBET
Cycle Carbonates Silicates
co2_cycle.jpg
Le cycle des Carbonates-Silicates, ou cycle du Carbone, stabilise le climat sur Terre.
Crédit : J. Kasting

Si la Terre a été capable de conserver de l'eau liquide pendant 4 milliards d'années, c'est très certainement grâce à un certain nombre de mécanismes physiques et chimiques stabilisants.

Le cycle Carbonates-Silicates, où comment sortir d'une aire glaciaire

La Terre est capable de réguler la quantité de dioxyde de carbone contenu dans son atmosphère. Pour faire "simple", le CO_2 présent dans notre air tend à se dissoudre dans l'eau douce issue des précipitations sur les continents sous forme d'ion HCO3-. En ruisselant sur les surfaces, cette eau dissout aussi les roches silicatées (typiquement: Ca Si O_3) présente à la surface de la Terre. Les produits de ces dissolutions sont transportés par les rivières vers les océans où ils s'accumulent. Au delà d'une certaine concentration, les ions se combinent pour former des carbonates (constituant des roches calcaires). L'équation bilan est typiquement: CO_2 + Ca Si O_3 \rightarrow Ca CO_3 + Si O_2. Sur Terre de nos jours, la formation des carbonates à partir des ions dissous est assurée par certains organismes vivants pour fabriquer des coquilles ou des squelettes. Une fois formé, le carbonate tombe au fond des océans et forme des sédiments qui sont transportés lentement par le plancher océanique se subductant par tectonique des plaques. En profondeur, les hautes pressions et températures inversent la réaction et libèrent le CO2. Celui ci est réinjecté dans l'atmosphère par le volcanisme : la boucle du "cycle des carbonate silicate" est bouclée.

Si la Terre entre dans une ère glaciaire, l'eau liquide ne peut plus lessiver les continents et la couche de glace qui se crée entre les océans et l'atmosphère empêche le CO2 de se dissoudre. Pendant ce temps les volcans continuent à injecter du CO2 qui va s'accumuler dans l'atmosphère, jusqu'au point où la quantité de gaz à effet de serre dans l'atmosphère sera suffisante pour que la Terre sorte de l'ère glaciaire.

La réaction de dissolution de la roche par le CO2 augmente avec la température. Donc si la Terre se réchauffe, la quantité de CO2 dans l'atmosphère diminuera et la Terre se refroidira. Il s'agit donc d'un véritable "thermostat géophysique".

Note : Le mécanisme à rétroaction négative des Carbonates-Silicates agit sur une période de temps ~ 0,5 millions d'années, ce qui est suffisamment rapide pour influencer l'évolution climatique à long terme de notre planète, mais largement insuffisant pour contrebalancer le réchauffement climatique induit par l'Homme.

La stabilisation du climat par la Lune

La présence de la Lune résulte de la collision entre deux objets à l'origine de la formation de la Terre et de la Lune. Sans la Lune pourtant, l'obliquité de la Terre varierait chaotiquement de ±0° à ±85° sur des périodes de temps ~ 10 millions d'années.

La Lune stabilise l'obliquité de la Terre et par conséquent son climat.

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