Évolution ininterrompue
2005/06/01 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
L'atmosphère actuelle est connue par certains comme la deuxième atmosphère. Avec cette expression, ils veulent souligner que la composition actuelle de l'atmosphère est très différente de la précédente.
Au début du système solaire, les principaux gaz étaient l'hélium et l'hydrogène. La terre se formait et était bordée. Elle était très chaude et la peau se faisait et se défaisait, fondue. D'autre part, il n'avait pas de grande masse et la force de gravité faible ne pouvait pas retenir les gaz dans son environnement. Le vent solaire transportait des gaz et jusqu'à ce que le vent se calmât, la Terre ne put s'entourer d'une atmosphère.
Apparemment, pendant des milliards d'années, il n'y avait pas d'environnement sur la planète Terre. Les météorites tombaient continuellement du ciel et, heurtant la peau, ils dégageaient une chaleur énorme. Il y avait aussi des volcans qui libéraient des gaz avec du soufre, d'autres gaz et de la vapeur d'eau. Les gaz les plus légers s'échappaient, mais avec le temps, à mesure que la masse de la Terre augmentait, la force de gravité augmentait et réussit à maintenir les gaz lourds.
Ainsi naquit la première atmosphère. Il était principalement composé de vapeur d'eau et de dioxyde de carbone, et il n'y avait guère d'oxygène. Il était chargé d'électricité et de terribles tempêtes se produisaient.
Le Soleil chauffait alors moins que maintenant, mais la Terre n'était pas gelée. En fait, l'atmosphère avait beaucoup plus de dioxyde de carbone que maintenant, et grâce à l'effet de serre qu'elle provoquait, la planète n'a pas été gelée. En outre, la température tempérée a provoqué la condensation de la vapeur d'eau. Ainsi, il a commencé à pleuvoir et les océans ont émergé.
Les océans ont modifié la proportion de gaz dans l'atmosphère. Ils ont absorbé beaucoup de dioxyde de carbone et beaucoup d'autres sont passés à la surface terrestre, aux roches. En conséquence, la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère a diminué, ce qui a entraîné une baisse de température.
Sans oxygène
Cependant, les chercheurs ne savent pas exactement ce qui était la composition de l'atmosphère d'alors. Ce sont des choses anciennes, très anciennes, et les traces qui existent sont faibles et parfois contradictoires. Mais, sans doute, la composition de l'atmosphère influe décisivement sur la façon dont la vie est apparue. La plupart des scientifiques pensent que pour que la vie sorte de composés inorganiques, il est impératif qu'il y ait d'abord la possibilité de former des molécules organiques. Pour cela, l'atmosphère doit être réductrice, sans oxygène.
Aujourd'hui, ce n'est pas possible. L'atmosphère actuelle est dominée par l'azote et l'oxygène, avec 77% d'azote et 21% d'oxygène. En raison de la quantité d'oxygène libre, cette atmosphère est oxydante et dans cet environnement les réactions chimiques nécessaires à la formation de biomolécules ne peuvent pas se produire.
Dans l'atmosphère d'alors il n'y avait pas d'oxygène libre. L'oxygène était formé, comme l'eau dissociée ou libérée par des volcans, mais il réagissait rapidement avec d'autres éléments. Par exemple, beaucoup d'oxygène disparaissait en réagissant avec le fer des roches.
À un moment donné, les premiers pas ont été faits pour révolutionner la situation. Les scientifiques ne savent pas comment, mais les premiers êtres vivants sont apparus. Ils n'avaient évidemment pas besoin d'oxygène pour vivre, sinon ils ne naissaient pas. Cependant, certains de ces êtres vivants sont dus à l'accumulation d'oxygène dans l'atmosphère. En fait, l'apparition et l'expansion des organismes qui réalisaient la photosynthèse a brisé l'équilibre des gaz dans l'atmosphère jusqu'alors.
La révolution de la photosynthèse
Les organismes révolutionnaires sont les cyanobactéries. Ils ont surgi sur les côtes continentales, il y a 3.500-2.700 millions d'années. Ce ne sont pas les premiers êtres vivants, car les premières bactéries sont apparues un million d'années plus tôt, mais les cyanobactéries étaient très spéciales : elles avaient et ont de la chlorophylle et des pigments photosynthétiques, qui existent déjà et des bactéries de ce type dans les mers tempérées et tropicales.
Le problème est que les cyanobactéries avaient la capacité de réaliser la photosynthèse. En utilisant l'énergie du soleil et à partir du dioxyde de carbone et de l'eau, on produisait des glucides et de l'oxygène. Au début, cet oxygène n'était pas libéré dans l'atmosphère car il était utilisé pour oxyder le carbone organique produit. Mais une petite partie de la matière organique, en mourant, allait au fond de l'océan, où elle n'utilisait pas d'oxygène. Par conséquent, il restait un peu d'oxygène libre. Peu à peu l'océan a été saturé d'oxygène, puis l'oxygène a commencé à couler dans l'atmosphère. Cela a duré peu dans l'air, car le fer des roches a été perdu. Cependant, il y a environ 2,500-2,3 milliards d'années la situation a changé. L'oxygène était mortel pour d'autres bactéries, mais les cyanobactéries aimaient, de sorte qu'ils se propagent facilement. Grâce à eux, la concentration d'oxygène dans l'atmosphère a progressivement augmenté, atteignant l'égalité avec l'actuelle: 21%.
Dans cette situation, des bactéries capables de s'adapter à l'atmosphère avec de l'oxygène ont émergé. D'une certaine façon, ils ont inventé la respiration aérobie. Les bactéries prenaient de l'oxygène et oxydaient ainsi les molécules. Ils utilisaient l'énergie libérée dans la réaction pour répondre à leurs besoins, et les déchets étaient du dioxyde de carbone et de l'eau.
La création de bactéries aérobies était un chef-d'œuvre de l'évolution. D'une part, un gaz létal était neutralisé pour le reste. D'autre part, on obtenait plus d'énergie que dans les réactions anaérobies. Enfin, on pouvait utiliser le résidu (dioxyde de carbone) pour réaliser la photosynthèse. Un jeu unique !
Maintenir l'équilibre
Selon cette théorie générale, l'atmosphère a depuis longtemps atteint sa concentration actuelle d'oxygène. Cependant, tous les scientifiques ne croient pas qu'il a coïncidé avec l'apparition de cyanobactéries. Il leur semble trop tôt, selon eux il y a 600 millions d'années. Et ils ont une raison de le croire : alors sont apparus les premiers êtres cellulaires complexes. Ils avaient besoin de plus d'oxygène pour vivre que les précédents, c'est pourquoi ils ne croient pas qu'il y avait tant d'oxygène dans l'atmosphère jusqu'alors.
Alors ou avant, la concentration en oxygène a atteint 21% et depuis lors, il n'y a eu aucun changement dans la composition de l'atmosphère. Comme l'explique le climatologue Antón Uriarte dans son livre Histoire du climat de la Terre, c'est parce que dès qu'un processus qui rompt l'équilibre apparaît, un autre est arrivé qui l'a amené à sa place.
Par exemple, si l'augmentation de la photosynthèse augmente le niveau d'oxygène dans l'atmosphère, il est possible que les roches s'oxydent plus qu'avant, ce qui rend l'oxygène à son niveau antérieur. Une autre alternative est la prolifération des micro-organismes hétérophones. Ces micro-organismes nourrissent et oxydent la matière organique morte, ce qui entraînerait une diminution de l'oxygène. D'autre part, dans une atmosphère riche en oxygène, le feu s'allume facilement et les incendies se propagent de manière spectaculaire. Alors, comme la combustion consomme de l'oxygène, l'oxygène reviendrait à la concentration précédente.
Les processus contraires se produiraient si au lieu d'augmenter la concentration en oxygène est réduite. Dans une certaine mesure, il existe des mécanismes pour maintenir l'équilibre des concentrations de gaz dans l'atmosphère.
Haut et bas
Cependant, depuis lors, il y a eu des variations dans la composition de l'atmosphère, et pas du tout. Par exemple, de nombreux agents ont participé à la création et à la fin des glaciations. Parmi elles, le changement de l'atmosphère n'aurait peut-être pas toujours été déterminant, mais seulement un ou plusieurs ont contribué à changer la situation à un moment donné. Que changea la composition de l'atmosphère pendant les glaciations ? Il n'y a pas une seule réponse, car il y a beaucoup d'options pour l'expliquer: que les volcans ou mouvements de plaques tectoniques relâchent beaucoup de gaz à l'air, que la vie photosynthétique s'intensifie de façon spectaculaire et que ceux-ci diminuent le dioxyde de carbone, qu'un terrible météore place la Terre... Cela s'est produit tout au long de l'histoire de la planète et dans une certaine mesure, avec d'autres agents, ils pouvaient influencer l'origine ou la fin des glaciations.
Il y a également eu des incidents en dehors des périodes glaciaires redoutables. Par exemple, la diminution de la concentration en oxygène semble avoir une grande influence sur la plus grande destruction jamais produite. En effet, à la fin du Permiar et au début du Triasique, 90% des espèces marines ont été perdues et 70% des vertébrés terrestres. Il y a plusieurs théories qui expliquent pourquoi ceci s'est produit : qu'un géant a frappé la Terre, que les volcans massifs sont entrés en éruption... Aujourd'hui, dans le récent magazine scientifique Science, des chercheurs expliquent l'effet de la perte d'oxygène.
Il semble qu'il y a 400 millions d'années la concentration en oxygène a augmenté jusqu'à atteindre 30% il y a 300 millions d'années. Puis il a été considérablement réduit et il ya 240 millions d'années seulement était de 12%.
Cela signifie qu'il existait alors assez d'oxygène au niveau de la mer à 5.300 mètres de haut. Le manque d'oxygène, bien sûr, a eu une grande influence sur les êtres vivants. En fait, les espèces qui utilisent l'oxygène ont besoin d'un minimum pour vivre, par exemple, l'espèce humaine ne dépasse pas 5.100 mètres des Andes.
Au centre du Permiar, quand la concentration d'oxygène était de 30%, il semble que les animaux respiraient facilement à n'importe quelle hauteur. Mais comme les niveaux d'oxygène baissent, les chercheurs croient que les animaux et les plantes qui étaient auparavant capables de vivre à 6000 mètres sont descendus à 300 mètres.
Certaines espèces n'ont pas pu s'adapter et ont disparu. D'autres, malgré leur capacité d'adaptation, ont été isolés des habitats érodés, ce qui les a conduits à les perdre. Selon les articulistes, le niveau d'oxygène a donc directement affecté le plus grand désastre de l'histoire de la Terre.
Question sans réponse
Cependant, les scientifiques ne se préoccupent pas seulement du passé, bien sûr. Les changements qui se produisent maintenant sont également étroitement analysés, en particulier parce qu'ils soupçonnent qu'ils peuvent influencer l'avenir. En fait, au cours du siècle dernier, nous diffusons une grande quantité de dioxyde de carbone, ce qui a augmenté la concentration de gaz dans la troposphère, la couche atmosphérique la plus proche de la surface terrestre.
Dans le même temps, XX. Au 20ème siècle, la température de surface a augmenté d'environ 0,6 °C, selon le groupe international IPCC qui analyse le changement climatique. De plus, en analysant les données indirectes de l'hémisphère nord, il semble XX. L'augmentation de la température au XXe siècle a été le plus notable du dernier millénaire.
En dehors des températures, il existe d'autres signes de réchauffement de la Terre. Par exemple, les glaciers de montagne ont généralement reculé et calculé que la couche de neige a diminué de 10% depuis les années 1960. Les océans ont également été chauffés depuis 1950 et le niveau de la mer a augmenté de 0,1 à 0,2 mètres au XX. Au XXe siècle.
Pourquoi tous ces changements se sont-ils produits? Sont les conséquences d'agents naturels ou l'activité humaine a-t-elle à voir? Influencera-t-il l'avenir ? Ce sont les principales questions et il ne semble pas y avoir une réponse claire, au moins il n'y a pas de consensus absolu parmi les chercheurs.
Certains pensent que les changements de ces dernières années sont dans le cycle naturel ou qu'il n'y a pas assez de données pour tirer des conclusions. Par conséquent, il ne semble pas qu'il y ait un motif de préoccupation. Cependant, les experts supérieurs du GIEC considèrent qu'il existe un lien direct entre l'augmentation de la concentration de gaz à effet de serre et l'augmentation de la température. Ces gaz sont, entre autres, du dioxyde de carbone, du méthane et de l'oxyde nitreux, qui s'accumulent dans l'atmosphère principalement par l'activité humaine. Tout vise le changement climatique qu'il provoque.
Qu'apportera-t-il dans le futur ? On sait, mais, selon le physicien de l’UPV, Jon Saenz, qui travaille avec les modèles climatiques, «sans savoir comment est la pente et ce qu’il y a à la fin, je ne tirerais pas une boule de neige sur le flanc enneigé». Pour lui, les données, les conclusions et les prévisions fournies par le GIEC sont absolument fiables, donc «il est préférable d’agir avec prudence, je considère donc indispensable de prendre des mesures pour ne pas augmenter le réchauffement climatique».
Cycle de l'oxygène
Les plus grands flux d'oxygène concernent la photosynthèse et la respiration/décomposition. En érodant les roches superficielles, l'atmosphère gagne de l'oxygène, mais perd une quantité similaire à celle de la matière organique qui coule. C'est le cas, par exemple, des plantes marines qui vont au fond des océans et des os des animaux. En outre, la combustion des combustibles fossiles entraîne la perte d'oxygène dans l'atmosphère. Enfin, la photolyse est la cause que l'atmosphère gagne une petite quantité d'oxygène. Dans ce processus, les rayons solaires brisent les molécules de vapeur d'eau et, bien que l'oxygène reste dans l'atmosphère, l'hydrogène est perdu dans l'espace.
