Qui seront les derniers habitants de la Terre ?

Qui seront les derniers habitants de la Terre ?

Il y a ceux qui croient la fin du monde proche et attendent le 21 décembre dans la longue tradition des annonceurs d'apocalypse qui, de mémoire d'homme, se sont tous trompés... Et il y a ceux qui se disent que la vie sur Terre en a pour plus longtemps que cela. Suite à mon billet du 31 octobre, intitulé "Une planète avalée par son étoile peut-elle survivre ?", plusieurs lecteurs se sont interrogés non pas tant sur le jour de la disparition physique de notre planète, qui sera probablement engloutie dans un Soleil métamorphosé en géante rouge, mais sur l'époque à laquelle la vie y prendra fin. En effet, comme certains l'ont bien noté dans les commentaires, la luminosité croissante de notre étoile vieillissante se traduira, bien avant la phase "géante rouge" par une hausse inéluctable de la température terrestre, ce qui enclenchera une série de mécanismes fatals pour les organismes vivants, comme par exemple l'évaporation des océans. D'où la question : qui seront les derniers habitants de la Terre et combien de temps résisteront-ils ?

Le sujet est passionnant, qui mêle astronomie, géophysique et biologie. Dans un article à paraître dans l'International Journal of Astrobiology, une équipe britannique fait l'ébauche d'un scénario au long cours. Partons donc du Soleil, car si c'est lui qui a permis à la vie de s'épanouir sur Terre en lui donnant de l'énergie, c'est aussi lui qui sera responsable de sa disparition. Parce que, d'une manière un peu ironique, il lui donnera bientôt trop d'énergie. En vieillissant, le cœur de notre étoile, déjà très chaud, monte en température. Précisons d'emblée que cela n'a aucun lien avec le réchauffement climatique puisque l'augmentation de la luminosité solaire est un phénomène très lent. On estime ainsi qu'à l'origine, il y a 4,5 milliards d'années, la luminosité du Soleil était égale à 70 % de sa valeur actuelle. Soit une hausse de 8 % par milliard d'années. Il faudra donc attendre des dizaines de millions d'années, voire davantage, pour que le phénomène décrit plus haut commence à jouer de manière significative sur les températures terrestres.

Ce réchauffement aura plusieurs conséquences, notamment une plus grande évaporation de l'eau présente à la surface de la planète et une augmentation de l'effet de serre (la vapeur d'eau est un gaz à effet de serre). Dans un milliard d'années, l'évaporation rapide des océans sera en marche. Le phénomène aura pour corollaire l'arrêt progressif de la tectonique des plaques car c'est l'eau des océans qui sert de lubrifiant dans le glissement des plaques les unes par rapport aux autres. Or ces mouvements tiennent un rôle important dans le cycle du carbone sur Terre : les roches qui y sont englouties libèrent leur carbone, lequel remonte à la surface sous la forme de CO2 via le volcanisme. On pourrait se dire que le ralentissement de ce cycle est une bonne chose puisque le dioxyde de carbone est aussi un gaz à effet de serre. Mais ce serait oublier qu'il s'agit surtout du... carburant de la photosynthèse des plantes, qui est le mécanisme essentiel par lequel l'énergie du Soleil est transmise à bon nombre d'êtres vivants. C'est donc par la disparition progressive des plantes que commencera le chant du cygne de la vie sur Terre.

De moins en moins de végétaux, cela signifie évidemment une démolition de la chaîne alimentaire – puisque les plantes en sont la base dans la plupart des écosystèmes – mais aussi une asphyxie à prévoir pour les animaux, avec une production d'oxygène quasiment en panne (le phytoplancton, les micro-algues et les cyanobactéries devraient continuer à produire pendant 100 millions d'années). On s'aperçoit ainsi qu'à partir d'un simple surplus d'énergie solaire, c'est toute la composition de l'atmosphère qui est chamboulée. Qui seront les premières victimes de cette pénurie d'aliments et d'oxygène ? Les animaux à sang chaud et en premier lieu les mammifères. Même si les vertébrés ectothermes présentent une meilleure tolérance à la chaleur, leur résistance ne devrait pas durer très longtemps non plus. Ainsi, les amphibiens et les poissons d'eau douce auront du mal à survivre aux pénuries croissantes d'eau. Chez de nombreux reptiles, un autre phénomène entrera en ligne de compte car c'est la température lors de l'incubation qui détermine souvent le sexe des embryons. On comprend aisément que si tous les individus naissent avec le même sexe, la perpétuation des espèces ne soit plus garantie... Chez les animaux, les invertébrés seront donc probablement les plus résistants – on connaît par exemple des espèces de coléoptères qui parviennent à vivre par plus de 50°C.

Il est néanmoins fort probable que les champions de la survie sur une Terre stérile et sans océans ne seront pas des organismes pluricellulaires. Apparus les derniers, ils partiront les premiers, complexité rimant dans leur cas avec fragilité. Bactéries et archées, qui les ont précédés, ont toutes les qualités pour durer plus longtemps, notamment une grande capacité d'adaptation et de survie dans un environnement physique et chimique hostile pour des organismes tels que les mammifères. Quand la planète cessera d'être habitable pour nous, elle continuera de l'être pour quantités de micro-organismes, à commencer par ceux qui vivent dans les profondeurs du sol.

Mais même à la surface, estiment les auteurs de l'étude, des "niches" devraient subsister pour ces êtres vivants, à condition qu'il s'agisse d'extrêmophiles, ces champions des conditions extrêmes, capables de supporter de très hautes températures, des milieux acides ou alcalins ou très chargés en sel. Il faudra aussi qu'ils soient capables de se protéger des rayons ultra-violets du Soleil car la couche d'ozone ne sera plus là pour le faire. Dans le "meilleur" des cas, celui où l'axe de rotation de la Terre sera encore plus incliné voire complètement couché sur le plan dans lequel notre planète se déplace, il se peut que, en région polaire, de l'eau reste prisonnière de grottes à la température plus "fraîche" que celle régnant sur le reste du globe. Des grottes qui seront les ultimes abris de la vie. Mais y compris dans cette éventualité optimiste, il arrivera un moment où, en raison d'un effet de serre galopant, la Terre atteindra et dépassera les 150° C de température moyenne. Il est probable, disent les chercheurs britanniques, que même les formes les plus résistantes de vie disparaîtront dans ces conditions. Cela devrait se produire dans 2,8 milliards d'années.

Pour le moment, ce genre d'études a surtout son utilité... pour les astrobiologistes, les scientifiques qui explorent les autres systèmes solaires à la recherche de la vie. Leur Graal consistera à dénicher, autour d'une étoile plus ou moins analogue à notre Soleil, une planète de la taille de la Terre gravitant dans la zone d'habitabilité de cette étoile, c'est-à-dire sur une orbite assez proche pour que l'eau, à la surface de la planète, soit liquide, mais aussi suffisamment éloignée pour qu'un effet de serre dévastateur ne la transforme pas en Vénus, où règne une température moyenne de plus de 450°C, résultat d'un effet de serre monstrueux. Mais même si le Graal est atteint, encore faudra-t-il déterminer l'âge de l'étoile en question : un système solaire trop jeune risquerait de ne pas avoir eu le temps d'y développer la vie (sur notre planète, cela a pris plusieurs centaines de millions d'années pour les organismes unicellulaires et deux milliards et demi d'années pour les pluricellulaires) tandis qu'un système trop âgé pourrait être synonyme d'extinction généralisée des êtres vivants. La zone d'habitabilité est un bon critère mais il faut en connaître les limites et en particulier sa date de péremption !

11 novembre 2012, par Pierre Barthélémy
(@PasseurSciences sur Twitter)

Cela devrait se produire dans 2,8 milliards d'années.

Sebastien a écrit:Mais est-ce que la dynamo interne de la Terre ne se sera pas arrêtée avant, et son volcanisme aussi? Notre atmosphère serait alors soufflée par le vent solaire...

DAR a écrit:Pour la chronologie, je suppose que dans les années à venir d'autres modèles vont être proposés. (Je me souviens avoir lu il y a environ 15 ans dans Ciel & Espace un autre modèle où il était prédit que la vie en surface pourrait disparaître dans quelque chose comme 600 millions d'années, si je ne me trompe pas.)

C & E : Il se passera encore 5 à 7 milliards d'années avant que ta Terre ne soit engloutie par le Soleil qui gonflera en une géante rouge. Pourtant, vos travaux montrent que La vie aura déserté notre planète bien avant cela…

James Kasting : En effet. À mesure que le climat va se réchauffer à cause de l’augmentation de la luminosité solaire, le pompage du CO2 par les roches va croître (voir encadré ci-dessous), et sa concentration dans l’atmosphère va chuter. On estime qu’en dessous de 10 ppm, aucune espèce végétale ne peut plus assurer sa photosynthèse. Or, nos modèles montrent que ce seuil sera atteint dans 500 millions d’années. Et encore, c'est optimiste. De récents travaux, menés par Colin Goldblatt de l’université de Victoria (Canada) envisagent une fin plus proche pour les plantes, vers 300 millions d’années.

C & E : En combien de temps la mort des plantes va-t-elle entraîner celle des animaux?

J. K. : Sans les plantes pour fournir l’atmosphère en oxygène, grâce à la photosynthèse, les animaux seront peu à peu asphyxiés. Il faudra compter de 1 à 2 millions d’années (correspondant à la durée de vie de l’oxygène dans l’atmosphère) avant que la très grande majorité des espèces ne s’éteigne. Seuls les organismes microscopiques pourraient survivre.

J. K. : Sans les plantes pour fournir l’atmosphère en oxygène, grâce à la photosynthèse, les animaux seront peu à peu asphyxiés. Il faudra compter de 1 à 2 millions d’années (correspondant à la durée de vie de l’oxygène dans l’atmosphère) avant que la très grande majorité des espèces ne s’éteigne. Seuls les organismes microscopiques pourraient survivre.