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7 façons dont la Terre a changé entre les temps anciens et les temps modernes

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7 façons dont la Terre a changé entre les temps anciens et les temps modernes

Notre système solaire s'est formé il y a environ 4,6 milliards d'années.

Même si nous pensons maintenant comprendre comment le Soleil et notre système solaire se sont formés, cette première vision de l’étape protoplanétaire passée n’est qu’illustrative. Il n’existe aujourd’hui que huit planètes, dont la plupart possèdent des lunes, ainsi que de petits corps rocheux, métalliques et glacés répartis dans diverses ceintures et nuages.

crédit: JHUAPL/SwRI

Finalement, huit planètes sont apparues, avec un impact massif créant la lune terrestre.

Hypothèse d'impact géant de collision

Lorsque deux grands corps entrent en collision, comme cela s'est probablement produit entre la proto-Terre et un monde hypothétique de la taille de Mars connu sous le nom de Theia au début du système solaire, ils fusionnent généralement pour former un autre corps massif, mais les débris dispersés par la collision peuvent fusionner en une ou plusieurs des plus grandes lunes. Ce sera probablement le cas non seulement pour la Terre, mais également pour Mars, Pluton et leurs systèmes lunaires.

crédit: NASA/JPL-Caltech

Voici 7 façons dont la Terre a changé par la suite.

Une représentation artistique d'une collision planétaire au cours de laquelle la Terre a radicalement changé.

Au début, même les petites planètes comme la Terre possédaient de grandes atmosphères d’hydrogène et d’hélium. En raison de leur faible gravité, le vent et le rayonnement solaire ont rapidement détruit cette atmosphère primordiale.

crédit: Le studio de visualisation scientifique de la NASA et l'équipe scientifique MAVEN

1.) Composition de l'atmosphère. Au début, l'hydrogène et l'hélium dominaient.

Un diagramme montrant les étapes de transformation de la Terre lors d'une éruption volcanique.

L'activité volcanique sur Terre, y compris depuis l'Antiquité, a libéré de grandes quantités de solides et de gaz dans notre atmosphère, notamment de l'azote, du dioxyde de carbone et de l'eau, transformant la jeune atmosphère d'hydrogène/hélium en une atmosphère riche en azote et en dioxyde de carbone. . , qui sera ensuite converti par des processus biologiques.

crédit: mauvais. Werner et al., dans Deep Carbon : Past and Present, Cambridge University Press, 2019

Les activités volcaniques et biologiques ont été transformatrices.

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Un diagramme montrant les changements dans la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre.

crédit: Kate M., Socrate, 2016

Aujourd’hui, l’atmosphère azote/oxygène contient des notes d’eau, d’argon et de dioxyde de carbone.

L'image d'une planète enflammée dans l'espace représentant la Terre a été modifiée.

Alors que la Terre moderne a connu une activité tectonique des plaques depuis au moins 2 milliards d'années et peut-être jusqu'à 4,3 milliards d'années ou plus, on suppose que les premières étapes de l'histoire de notre planète manquaient de tectonique des plaques, car elles ne se sont développées qu'une fois l'eau et suffisamment d'eau. Assez. Une différenciation s'est produite.

crédit: Scitech Daily/Université d'Ehime

2.) Tectonique des plaques. La Terre primitive était riche en lave et possédait des couches internes peu différenciées.

Une image d’un morceau de roche troué, montrant les merveilleuses transformations que la Terre a subies.

Ces minuscules cristaux de zircon, aussi épais qu’un cheveu humain, ont plus de 4 milliards d’années et contiennent une énorme quantité d’informations chimiques sur la Terre primitive. Les teneurs en silicium, en oxygène, en oligo-éléments et en isotopes de ces zircons et de leur magma parent indiquent que la tectonique des plaques est présente sur Terre depuis plus de 4 milliards d'années.

crédit: Institution Smithsonian

Avec ses gradients d’énergie extrêmes, sa lithosphère changeante et son eau liquide, la tectonique des plaques est aujourd’hui indéniable.

Les rythmes des marées, comme celui de la formation Touchet illustrée ici, peuvent nous permettre de déterminer le taux de rotation de la Terre dans le passé. Lors de l’avènement des dinosaures, notre journée durait plutôt 23 heures et non 24 heures. Il y a des milliards d’années, peu après la formation de la Lune, une journée durait plutôt de 6 à 8 heures plutôt que de 24 heures. .

crédit:Williambourg/Wikimedia Commons

3.) Toute la journée. Dans les temps anciens, la Terre tournait sur 360 degrés en seulement 6 à 8 heures.

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Marées de la lune sur Terre

La Lune exerce une force de marée sur la Terre, qui non seulement provoque les marées mais supprime également la rotation de la Terre, allongeant ainsi la journée. La nature asymétrique de la Terre, exacerbée par les effets gravitationnels de la Lune et du Soleil, entraîne une rotation plus lente de la Terre. Pour compenser et conserver le moment cinétique, la Lune doit tourner vers l’extérieur. C’est pourquoi la Terre ne connaîtra pas d’éclipse solaire totale avant 600 millions d’années, et la durée de chaque jour augmente avec le temps.

crédit: Wikiklass, utilisateur de Wikimedia Commons ; E. Siegel

La durée d’une « journée » est en constante augmentation, actuellement autour de 24 heures.

Synestie

Non seulement la synestie est constituée de cet anneau gonflé de débris autour du noyau commun de la planète, mais elle s'élève également à des températures supérieures à 1 000 Kelvin, émettant de grandes quantités de son propre rayonnement infrarouge, avec des pics dans différentes parties de la planète. Le spectre infrarouge dépend de la température et de la température exacte du système en question. La chaleur de la Lune précoce, initialement située à seulement 24 000 kilomètres, a joué un rôle dans le réchauffement de la face faisant face à la Lune depuis la Terre.

crédit: Sarah Stewart/UC Davis/NASA

4.) Distance à la lune. Lors de sa formation, la Lune n’était qu’à 24 000 kilomètres.

Image de la NASA de la Terre depuis un vaisseau spatial, origami.

Cette vue inhabituelle montre la taille de la Terre et de la Lune, ainsi que la distance entre la Terre et la Lune, à une échelle réelle. La Terre a un diamètre d'environ 12 700 km et la Lune fait un peu plus du quart de la taille de la Terre, mais la distance moyenne actuelle entre la Terre et la Lune est de 384 000 km, soit un peu plus de 30 fois le diamètre de la Terre.

crédit: Léovidus/Roberts Aerospace Industries

Le freinage par marée provoque une sortie de spirale, ce qui entraîne un kilométrage récent de 384 000 km.

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Des météorites impactent la Terre primitive

Vue d'artiste de météorites impactant la Terre antique. Certains scientifiques pensent que de tels impacts pourraient avoir fourni de l'eau, des acides aminés et d'autres molécules utiles à l'émergence de la vie sur Terre, car il est clairement prouvé que le taux d'impact et de cratère à travers le système solaire était beaucoup plus élevé qu'il ne l'était au cours des premières années 0,6 à 0,7. milliards d'années. Des années de l'histoire de notre système solaire.

crédit: Laboratoire d'images conceptuelles du Goddard Space Flight Center de la NASA

5.) Répétition des effets. Les influences anciennes étaient omniprésentes dans tout le système solaire.

La lune a deux faces

Cette mosaïque recto-verso du Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA montre les côtés proche (L) et éloigné (R) de la Lune à l'aide d'une technologie moderne. En examinant les proportions et les tailles des cratères sur la Lune par rapport à l'âge de cette partie de la Lune, de Mars, de Mercure et de la Terre, nous pouvons voir comment les taux de cratères ont varié au cours de l'histoire du système solaire.

(crédit: NASA/GSFC/Arizona State University)

Les données martiennes et lunaires montrent une réduction incroyable des impacts de cratères.

Très tôt, peu après la formation de la Terre, la vie est probablement apparue dans les eaux de notre planète. Les preuves dont nous disposons selon lesquelles toutes les formes de vie existantes aujourd'hui peuvent remonter à un ancêtre commun universel sont très solides, mais les premiers stades de notre planète, peut-être au cours des premiers 1 à 1,5 milliard d'années, restent largement mystérieux. Bien que la vie soit apparue très tôt, rien ne prouve que la Terre ait jamais existé et que la vie y ait réellement existé.

crédit: H. Bates et al., Écologie et évolution du paysage, 2018

6.) L'existence de la vie. Au début, la terre était complètement inhabitée.

Chloroplastes

Cette image montre des chloroplastes à l'intérieur des cellules végétales de Plagiomnium affine. La photoconversion du dioxyde de carbone, de l'eau et de la lumière solaire en sucres, ainsi que la production d'oxygène en tant que déchet, sont l'un des processus biologiques qui ont véritablement transformé l'atmosphère et la biosphère terrestre.

crédit: Christian Peters-Fabelfruh / Wikimedia Commons

Cependant, au cours de plus de 3,8 milliards d’années, la vie a modifié la biosphère terrestre.

Le cycle de vie du soleil

En fin de compte, l’évolution du Soleil entraînerait la mort de toute vie sur Terre. Bien avant que nous atteignions le stade de géante rouge, l'évolution stellaire augmentera la luminosité du Soleil de manière suffisamment spectaculaire pour faire bouillir les océans de la Terre, ce qui anéantira presque certainement l'humanité, voire toute la vie sur Terre. Le taux exact d'augmentation de la taille du Soleil, ainsi que les détails de sa perte progressive de masse, ne sont pas encore entièrement connus.

crédit: Wikimedia Commons/Oliver Bateson

7.) L'influence du soleil. La luminosité du Soleil a augmenté de 40 % au cours des 4,5 milliards d'années.

Un graphique montrant le temps avant le passage du soleil à mesure que la Terre change.

Une fois que la protoétoile qui deviendra le Soleil rétrécit et refroidit suffisamment, la fusion nucléaire commence, mais la luminosité et la production d'énergie du Soleil, une fois stabilisées à un niveau environ 50 millions d'années après sa formation, augmentent progressivement avec le temps. Il y a 4,5 milliards d’années, sa luminosité ne représentait qu’environ 70 % de ce qu’elle est aujourd’hui.

crédit: R. Heller et al., Paläontologische Zeitschrift, 2021

Dans 1 à 2 milliards d’années, les océans de la Terre déborderont sans ménagement.

Aujourd’hui, sur Terre, l’eau des océans ne bout généralement que lorsque de la lave ou un autre matériau très chaud y pénètre. Mais dans un futur lointain, l'énergie du soleil suffira à le faire, à l'échelle mondiale. Après 1 à 2 milliards d’années d’évolution solaire supplémentaire, la Terre perdra toute son eau liquide au profit de la phase gazeuse, et la vie sur notre planète devrait prendre fin à ce moment-là.

crédit: Jennifer Williams/Flickr

Mostly Mute Monday raconte une histoire astronomique avec des images, des visuels et pas plus de 200 mots.

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L'épaisseur de la croûte de glace révèle la température de l'eau sur les mondes océaniques

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Les astrobiologistes de l'Université Cornell ont mis au point une nouvelle façon de déterminer la température des océans sur des mondes lointains en fonction de l'épaisseur de leurs coquilles de glace, réalisant ainsi efficacement une océanographie depuis l'espace.

Les données disponibles montrant la variation de l'épaisseur de la glace permettent déjà de prédire la partie supérieure de l'océan d'Encelade, l'une des lunes de Saturne, et l'étude orbitale prévue par la NASA sur la croûte glacée d'Europe devrait faire de même pour la lune jovienne, beaucoup plus grande, renforçant ainsi les conclusions de la mission quant à savoir si elle pourrait soutenir la vie. .

Les chercheurs suggèrent qu'un processus appelé « pompage de glace », qu'ils ont observé sous les plates-formes de glace de l'Antarctique, a probablement formé la face inférieure des coquilles glacées d'Europe et d'Encelade, mais doit également être à l'œuvre sur Ganymède et Titan, qui sont de grandes lunes de Jupiter et Saturne. successivement. Ils ont montré que les plages de températures dans lesquelles la glace et les océans interagissent – ​​des régions importantes où des composants de la vie peuvent être échangés – peuvent être calculées en fonction de la pente de la croûte de glace et des changements du point de congélation de l’eau à différentes pressions et salinités.

« Si nous pouvons mesurer le changement d'épaisseur de ces coquilles de glace, nous pourrons obtenir des contraintes de température dans les océans, ce qu'il n'y a pas d'autre moyen de faire sans les percer », a déclaré Brittney Schmidt, professeur adjoint d'astronomie et d'astrophysique. . Sciences de la Terre et de l'atmosphère. « Cela nous donne un autre outil pour essayer de comprendre le fonctionnement de ces océans. La grande question est : les choses y vivent-elles, ou peuvent-elles y vivre ? »

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Avec les membres actuels et anciens du Planetary Habitability and Technology Laboratory, Schmidt a co-écrit le livre « Ice-Ocean Interactions on Ocean Worlds Affecting the Topography of Ice Shells », publié dans la revue Journal de recherche géophysique : Planètes.

En 2019, à l'aide du robot télécommandé Icefin, l'équipe de Schmidt a observé de la glace pompée dans une fissure au fond de la plate-forme de glace de Ross, en Antarctique.

Les chercheurs ont cartographié les plages d'épaisseur, de pression et de salinité possibles de la croûte pour les mondes océaniques avec une gravité variable, et ont conclu que le pompage de glace se produirait dans les scénarios les plus probables, mais pas dans tous les scénarios. Ils ont découvert que les interactions entre la glace et les océans sur Europe pourraient être similaires à celles observées sous la plate-forme de glace de Ross, preuve que ces régions pourraient être parmi les plus semblables à la Terre sur des mondes extraterrestres, a déclaré Justin Lawrence, chercheur invité au Cornell Center. . d'astrophysique et de sciences planétaires et responsable de programme chez Honeybee Robotics.

La sonde Cassini de la NASA a produit suffisamment de données pour prédire la plage de température de l'océan d'Encelade, en fonction de l'inclinaison de sa croûte de glace des pôles à l'équateur : -1 095°C à -1 272°C. Connaître les températures permet de comprendre comment la chaleur circule dans les océans et comment elle se propage, affectant l'habitabilité.

Les chercheurs s'attendent à ce que le pompage de glace soit faible sur Encelade, une petite lune (aussi large que l'Arizona) avec une topographie spectaculaire, tandis que sur Europe plus grande – qui a à peu près la taille de la lune terrestre – ils s'attendent à ce qu'il fonctionne rapidement pour ramollir et aplatir la croûte glacée. . un socle.

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Ce travail montre comment la recherche sur le changement climatique sur Terre peut également bénéficier à la science planétaire, a déclaré Schmidt, c'est pourquoi la NASA a soutenu le développement d'ICEVEN.

« Il existe une relation entre la forme de la croûte de glace et la température de l'océan », a déclaré Schmidt. « C'est une nouvelle façon d'obtenir plus d'informations à partir des mesures de la croûte de glace que nous espérons pouvoir obtenir pour Europe et d'autres mondes. »

La recherche a été soutenue par les futurs chercheurs du programme FIESST (Earth and Space Science and Technology) de la NASA et par la National Science Foundation.

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Les astronomes découvrent un nouveau lien entre l'eau et la formation planétaire

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Les astronomes ont découvert de l'eau dans le disque entourant une jeune étoile où des planètes pourraient se former, révélant un nouveau lien entre l'ingrédient clé de la vie et la formation des planètes.

Jusqu’à présent, les chercheurs n’étaient pas en mesure de cartographier la façon dont l’eau est distribuée dans un disque stable et froid, le type de disque qui offre les meilleures conditions pour que les planètes se forment autour des étoiles.

Les observations, réalisées avec le grand télescope millimétrique/submillimétrique d'Atacama (ALMA), ont révélé au moins trois fois la quantité d'eau trouvée dans tous les océans de la Terre dans le disque interne de la jeune étoile semblable au soleil HL Tauri, située à 450 mètres d'altitude. dans des années. Loin de la Terre dans la constellation du Taureau.

« Je n'aurais jamais imaginé que nous pourrions capturer une image d'océans de vapeur d'eau dans la même région où la planète était susceptible de se former », a déclaré Stefano Facchini, astronome à l'Université de Milan en Italie, qui a dirigé l'étude.

Il a ajouté : « Nos résultats montrent comment la présence d'eau peut affecter l'évolution d'un système planétaire, tout comme cela s'est produit il y a environ 4,5 milliards d'années dans notre système solaire. »

« Il est vraiment remarquable que nous puissions non seulement détecter, mais aussi capturer des images détaillées et résoudre spatialement la vapeur d'eau à une distance de 450 années-lumière de la Terre », a déclaré le co-auteur Leonardo Testi, astronome à l'Université de Bologne en Italie. . nous. »

Les observations réalisées par ALMA, dont l'Observatoire européen austral (ESO) est partenaire, permettent aux astronomes de déterminer la répartition de l'eau dans différentes régions du disque.

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Selon l'étude publiée dans la revue Nature Astronomy, une grande quantité d'eau a été trouvée dans la région où se trouve une lacune connue dans le disque de HL Tauri.

Les chercheurs affirment que cela indique que la vapeur d’eau peut affecter la composition chimique des planètes qui se forment dans ces régions.

« C'est vraiment excitant de voir de première main, sur l'image, des molécules d'eau libérées par des particules de poussière glacée », a déclaré Elizabeth Humphreys, astronome à l'ESO qui a également participé à l'étude.

Les grains de poussière qui composent le disque sont les graines de la formation planétaire, entrant en collision et se collant pour former des objets plus gros.

Les astronomes pensent que lorsqu’il fait suffisamment froid pour que l’eau gèle et se transforme en particules de poussière, les objets se collent mieux les uns aux autres, créant ainsi l’endroit idéal pour la formation des planètes.

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Les astronomes découvrent un nouveau lien entre l'eau et la formation des planètes

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Les astronomes découvrent un nouveau lien entre l'eau et la formation des planètes

Les astronomes ont découvert de l'eau dans le disque entourant une jeune étoile où des planètes pourraient se former, révélant un nouveau lien entre l'ingrédient clé de la vie et la formation des planètes.

Jusqu’à présent, les chercheurs n’étaient pas en mesure de cartographier la façon dont l’eau est distribuée dans un disque stable et froid, le type de disque qui offre les meilleures conditions pour que les planètes se forment autour des étoiles.

Les observations, réalisées avec le grand télescope millimétrique/submillimétrique d'Atacama (ALMA), ont révélé au moins trois fois la quantité d'eau trouvée dans tous les océans de la Terre dans le disque interne de la jeune étoile semblable au soleil HL Tauri, située à 450 mètres d'altitude. dans des années. Loin de la Terre dans la constellation du Taureau.

Nos résultats montrent comment la présence d’eau peut influencer l’évolution d’un système planétaire, tout comme elle l’a fait il y a environ 4,5 milliards d’années dans notre système solaire.

« Je n'aurais jamais imaginé que nous pourrions capturer une image d'océans de vapeur d'eau dans la même région où la planète était susceptible de se former », a déclaré Stefano Facchini, astronome à l'Université de Milan en Italie, qui a dirigé l'étude.

Il a ajouté : « Nos résultats montrent comment la présence d'eau peut affecter l'évolution d'un système planétaire, tout comme cela s'est produit il y a environ 4,5 milliards d'années dans notre système solaire. »

« Il est vraiment remarquable que nous puissions non seulement détecter, mais aussi capturer des images détaillées et résoudre spatialement la vapeur d'eau à une distance de 450 années-lumière de la Terre », a déclaré le co-auteur Leonardo Testi, astronome à l'Université de Bologne en Italie. . nous. »

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Les observations réalisées par ALMA, dont l'Observatoire européen austral (ESO) est partenaire, permettent aux astronomes de déterminer la répartition de l'eau dans différentes régions du disque.

Selon l'étude publiée dans la revue Nature Astronomy, une grande quantité d'eau a été trouvée dans la région où se trouve une lacune connue dans le disque de HL Tauri.

Les chercheurs affirment que cela indique que la vapeur d’eau peut affecter la composition chimique des planètes qui se forment dans ces régions.

« C'est vraiment excitant de voir de première main, sur l'image, des molécules d'eau libérées par des particules de poussière glacée », a déclaré Elizabeth Humphreys, astronome à l'ESO qui a également participé à l'étude.

Les grains de poussière qui composent le disque sont les graines de la formation planétaire, entrant en collision et se collant pour former des objets plus gros.

Les astronomes pensent que lorsqu’il fait suffisamment froid pour que l’eau gèle et se transforme en particules de poussière, les objets se collent mieux les uns aux autres, créant ainsi l’endroit idéal pour la formation des planètes.

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