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Eau et effet de serre

Pourquoi parle-t-on d’emballement de l’effet de serre et où est passée l’eau sur Vénus ?

Evaporation de l'eau sur Vénus

venus

(credit: NASA)


Comme la Terre, Vénus possédait autrefois de grandes quantités d’eau. En effet, l’eau est issue du volcanisme.

Cependant celles-ci se sont complètement évaporées du fait de la proximité de Vénus par rapport au Soleil. En effet, Vénus est 1,38 fois plus proche du Soleil que la Terre et reçoit ainsi presque 2 fois (1,91) le flux énergétique reçu par la Terre.

Les températures élevées provoquèrent l’évaporation de l’eau. D’autant plus que la température d’ébullition de l’eau dépend aussi de la pression atmosphérique : à basse pression, l’eau bout à une température plus basse que 100°C, ce qui favorise l’évaporation.

Il est tout à fait possible que la pression fût plus basse, car le dégazage n’était pas ancien. Ainsi, s’installa l’effet de serre. Le rayonnement ultraviolet le mit en place définitivement.

La vapeur d'eau est un gaz participant à l'effet de serre extrêmement actif qui aurait contribué pour 25 % à l'effet de serre vénusien, et serait à l’origine de l’emballement du climat vénusien.

Le rayonnement UV dissocie les molécules de la vapeur d'eau en hydrogène et oxygène.

L'hydrogène, plus léger, fut rapidement (en 500 millions d’années) évacué par le vent solaire, perdu à jamais. L'oxygène produit en même temps est resté sur la planète, et s'est combiné avec les roches de la croûte, d'autant mieux en raison des hautes températures de surface.

 

Emballement de l'effet de serre et disparition de l'eau sur Vénus

Une fois toute l’eau disparue, le gaz carbonique (CO2) contribua à l’effet de serre. Sur Terre il est lavé par les pluies et transporté par les eaux de ruissellement vers les océans pour se transformer en carbonate (coquille d’animaux marins, calcaire). Mais pas sur Vénus ! Le CO2 reste dans l’atmosphère où il contribue sans cesse à l'effet de serre .

C’est ainsi que Vénus perdit, en 1 à 2 milliards d’années, l’eau qu’elle avait obtenue par dégazage pendant 500 millions d’années. Le rapport deutérium/hydrogène prouve ce fait. Il est 120 fois plus élevé que sur Terre. Le deutérium, isotope lourd de l'hydrogène, s'échappant moins vite il s'est ainsi concentré relativement à l'hydrogène.

 

Pourquoi un tel déclenchement de l'effet de serre sur Vénus ?

Le déclenchement de l’effet de serre pourrait être dû à une période d’activité tectonique et volcanique intense durant le premier milliard d’années d’existence de la planète, avec vaporisation dans l’atmosphère d’une quantité d’eau équivalant à celle qui est contenue dans les océans terrestres, augmentant la température et provoquant le dégazage du dioxyde de carbone, avec amplification progressive de l’effet de serre.

L’eau aurait ensuite été perdue par photodissociation et échappement gravitationnel de l’hydrogène.


L'image ci-dessous montre un schéma de l'effet de serre sur Vénus. (credit: ESA)

De plus, la croûte vénusienne a dû se dessécher en profondeur, la vapeur d'eau présente actuellement doit être issue de ce dégazage résiduel.

Cela a dû empêcher l'apparition d'une tectonique des plaques de type terrestre, qui aurait pu se produire sur Vénus si elle avait connu (et continué à avoir) un climat de type terrestre avec des océans. En effet, sur Terre la croûte est constamment hydratée (et refroidie) au niveau des dorsales par l'eau des océans. En l'absence d'eau et avec des températures élevées, la croûte vénusienne ne peut avoir de subduction, Vénus a donc développé une tectonique à plaque unique.

Si on suppose que planète a connu au début de son histoire une période de volcanisme intense, rejetant dans l’atmosphère suffisamment de vapeur d’eau pour provoquer une élévation de la température au sol, le dégazage du CO2 et donc du même coup l’effet de serre se sont intensifiés, le processus s’amplifiant et conduisant à l’établissement des conditions actuelles à la surface. La possibilité d’une activité tectonique et volcanique beaucoup plus intense par le passé, durant le premier milliard d’années de l’existence de Vénus, est appuyée par les mesures de l’abondance de l’argon 40, provenant, comme sur la Terre, de la décomposition radioactive du potassium contenu dans la croûte, l’argon produit en profondeur étant dégazé au rythme de l’activité tectonique.

Il existe environ quatre fois moins d’argon dans l’atmosphère de Vénus que dans celle de la Terre. Cette différence pourrait être due au fait que la période de dégazage intense sur Vénus a été plus courte que sur la Terre, prenant peut-être fin il y a environ 3,5 milliards d’années.

 

Et la Terre ?

La Terre aurait pu subir exactement le même sort que Vénus si elle avait été plus proche du Soleil de seulement un dixième de sa distance actuelle (soit environ 15 millions de km). Inversement, si Vénus avait évolué sur l’orbite de la Terre, alors elle aurait certainement, comme notre planète, accueilli la vie.

La température et l'effet de serre (Vénus)

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