La vie aurait-elle pu apparaître sur Vénus il y a un milliard d’années ?

Avec ses 450 °C et ses pluies d’acide sulfurique, Vénus paraît être un enfer. Mais des simulations suggèrent aujourd’hui que la planète a pu être un temps habitable, jusqu’à il y a 715 millions d’années. Avec des océans et des températures clémentes, elle aurait alors pu abriter une vie semblable à la nôtre. Les conditions requises dépendent de l’atmosphère et de la rotation de la planète. De quoi intéresser les exobiologistes qui cherchent à préciser la notion de zone d’habitabilité.

 

Jusque vers la fin des années 1950, il semblait raisonnable qu’il existe une forme de vie sur la planèteVénus. Pourquoi ? Parce que sa surface, invisible, est continuellement cachées par des nuages que les astronomes de l’époque interprétaient comme un signe probable d’un climat humide et chaud, avec des océans et des marécages. Mais en 1958, des radioastronomes captent des signaux provenant de l’atmosphère de Vénus suggérant une température de l’ordre de 600 kelvins, proche du point de fusion du plomb. Tous les chercheurs n’ont pas été surpris cependant.

À partir de certaines observations laissant penser que l’atmosphère vénusienne était majoritairement composée de gaz carbonique, l’astronome Rupert Wildt (à qui l’on doit la détermination de la composition de l’atmosphère de Jupiter dans les années 1930 et les modèles de l’intérieur des géantes gazeuses après-guerre) avait conclut dès 1940 qu’il devait exister un fort effet de serre. Selon lui, la température de Vénus devait atteindre le point d’ébullition de l’eau.

 

Un effet de serre emballé et une tectonique des plaques disparue

 

C’est le jeune Carl Sagan qui a montré, en 1960, que sur Vénus l’effet de serre devait produire des températures infernales. L’hypothèse, et celle de la forte concentration en CO₂, ont été confirmées par les premières sondes spatiales à s’approcher de la planète, à savoir Mariner 2 et Venera 4, respectivement en 1962 et 1967. Aujourd’hui, la pression au sol est estimée à 90 atmosphères (90 fois celle de la Terre, donc) et la température à quelque 750 kelvins (soit environ 480 °C) pour les régions les plus chaudes.

Mais pourquoi une telle différence avec la Terre alors que Vénus est légèrement moins massive et plus petite que la planète bleue ? Déjà en 1971, le planétologue James Pollack était arrivé à la conclusion que Vénus pouvait avoir eu un océan il y a des milliards d’années. Sur Terre, les carbonates, sous forme de sédiments, ont pu se former à partir d’une quantité de gaz carbonique équivalente à celle contenue dans l’atmosphère de Vénus.

La sœur de la Terre aurait été victime d’une effet de serre qui se serait emballé, causant l’évaporation de son eau, rendant impossible par exemple la formation de calcaire marin, piégeant le CO₂. On suspecte aussi que la disparition de cette eau a paralysé une possible tectonique des plaques dont le fonctionnement dépend de la subduction de plaques contenant des sédiments hydratés. Or, le cycle des roches associé à cette tectonique influe également sur le cycle du carbone en jouant le rôle d’un thermostat contre un emballement de cet effet de serre sur de grandes échelles de temps. L’évaporation des océans de Vénus aurait donc conduit à un cercle vicieux, bloquant une tectonique des plaques.

Une visite de la surface de Vénus reconstituée sur ordinateur dans les années 1990. Ces images en fausses couleurs proviennent du traitement des observations effectuées par le radar embarqué à bord de la mission Magellan de la Nasa. © Nasa STI Program, YouTube

Comment modéliser le climat de Vénus ?

 

Si la présence d’océans et même d’une atmosphère aux températures suffisamment clémentes pour permettre l’apparition de la Vie a bien été une réalité, combien de temps ont-ils duré ? Un début de réponse vient d’être apportée par un groupe de chercheurs qui vient de publier sur arXiv les résultats de leurs travaux sur le sujet.

Ils ont utilisé un modèle de circulation générale (GCM, pour general circulation model), semblable à ceux utilisés pour le climat de la Terre. Il faut pour cela construire des simulations numériques sur superordinateurs, à l’aide des équations de Navier-Stokes, de la thermodynamique et du transfert de rayonnement appliquées à des fluides, en l’occurrence une atmosphère et des océans, dans unréférentiel en rotation, ici celui de Vénus.

Les chercheurs ont toutefois fait quelques hypothèses sujettes à caution mais raisonnables. Tout d’abord que la topographie de la planète était la même que celle observée par le radar de la sonde Magellan. Ensuite que la rotation de Vénus, qui est très lente puisqu’elle se fait en 243 jours, était identique ou peu différente dans le passé. (Incidemment, comme la période orbitale de la planète est de 225 jours, un jour sur Vénus dure 119 jours terrestres.)

 

Le climat de Vénus est très sensible à la topographie et à la vitesse de rotation

 

En partant d’une atmosphère semblable à la Terre mais recevant du Soleil une énergie lumineuse supérieure de 46 à 76 %, les simulations en 3D ont tout de même montré que de l’eau liquide, avec une température tout à fait propice à la vie, ont pu existé au moins il y a entre 2,9 et 0,715 milliards d’années. Toutefois, tout change si la rotation de Vénus se fait en moins de 16 jours ou si la topographie de la planète devient comparable à celle de la Terre. De tempérée, avec des océans dont la température moyenne est d’environ 11 °C, Vénus redevient un enfer. On mesure donc de cette façon à quel point le climat d’une planète et son habitabilité peuvent dépendre de plusieurs facteurs. C’est une leçon pour les exobiologistes qui chercheraient la vie sur des exoplanètes dans ou en bordure de la zone d’habitabilité d’une étoile.

Dans le cas de Vénus, une rotation lente conduit à des courants formant dans l’atmosphère un petit nombre de « cellules de Hadley ». En l’occurrence, cela aurait provoqué la formation d’un gigantesque nuage centré sur la région où les rayons du Soleil sont perpendiculaires à la surface de Vénus. Ce nuage géant, s’il a existé, se comportait alors comme un gigantesque réflecteur refroidissant la planète.

On peut spéculer sur le fait que la vie ait pu se développer sur Vénus, et même qu’elle ait pu être apportée sur Terre par des blocs rocheux éjectés de la planète du Berger par des collisions avec des petits corps célestes. Des tels transferts de roches ont eu lieu de Mars vers la Terre. Hélas, nous ne savons pas si certaines des météorites trouvées sur Terre proviennent de Vénus car aucune roche provenant de son sol n’a encore été analysée.