Atmosphères:Terre et Mars

La Terre, grâce à une orbite plus éloignée du Soleil, a connu une évolution très différente de Vénus. A l'origine, l'atmosphère terrestre était probablement très semblable, constituée principalement de vapeur d'eau. Comme sur Vénus, le refroidissement de la planète après sa formation conduisit à la naissance d'océans. Mais grâce à une distance supérieure au Soleil, donc une température moindre, ces océans n'étaient pas menacés d'évaporation. Au contraire, avec un Soleil plus faible qu'aujourd'hui, ils étaient en danger de se solidifier en glace et de transformer la Terre en un monde gelé qui ne verrait jamais apparaître la vie.

Heureusement pour nous, l'atmosphère contenait également du dioxyde de carbone, un composé capable de rester sous forme gazeuse à des températures plus faibles que la vapeur d'eau. Ce dioxyde de carbone, présent en quantités bien plus importantes que de nos jours, conduisit à un effet de serre qui permit à la Terre de conserver une température suffisante pour que les océans demeurent sous forme liquide.

Avec le temps, la puissance du Soleil augmenta jusqu'au niveau actuel et assura une température modérée à notre planète. Parallèlement, la plus grande partie du dioxyde de carbone fut petit à petit emportée par les pluies, dissoute dans les océans et capturée dans les roches sédimentaires des fonds océaniques. De nos jours, le dioxyde de carbone restant contribue encore à augmenter la température d'une quarantaine de degrés.

L'atmosphère de la Terre a ensuite été affectée par un nouveau phénomène, l'apparition de la vie, et en particulier la mise en place de la photosynthèse, le processus par lequel certaines cellules transforment le rayonnement solaire en énergie chimique, en consommant du dioxyde de carbone et en émettant de l'oxygène. Ce dernier commença à avoir un impact marqué sur l'atmosphère il y a environ deux milliards d'années. Grâce à lui, un nouveau type d'organisme put apparaître, s'appuyant cette fois sur la respiration, le processus grâce auquel les animaux produisent de l'énergie, en consommant cette fois-ci de l'oxygène et en rejetant du dioxyde de carbone.

Le niveau d'oxygène s'est aujourd'hui établi à environ 21 pour cent, une valeur d'équilibre entre photosynthèse et respiration. Le reste de l'atmosphère est principalement composé d'azote (N2), lui aussi dû à la présence de la vie. Il provient en effet de bactéries capables d'extraire l'oxygène d'un type de roches appelées nitrates, un processus qui libère de l'azote.

L'évolution passée de Mars est entourée de plus d'incertitude que celle de la Terre. Dans la théorie la plus répandue, l'atmosphère martienne serait née dans des conditions similaires, avec le dégazage de grandes quantités de vapeur d'eau et de dioxyde de carbone. Grâce à l'effet de serre engendré par ces gaz, la température aurait été suffisante pour que l'eau puisse exister sous forme liquide pendant une très longue période, et peut être même voir l'apparition de la vie.

La divergence avec la Terre vient principalement du fait que Mars est un corps plus petit (un dixième de la masse terrestre). En conséquence, après sa formation, la planète rouge contenait une quantité de chaleur interne plus faible et se refroidit donc plus vite. Pour cette raison, l'activité géologique cessa assez tôt dans l'histoire de Mars. Or, sans activité volcanique à grande échelle, la planète n'avait plus les moyens de recycler dans l'atmosphère le dioxyde de carbone emprisonné dans les roches. Avec le temps, l'absorption du gaz n'étant pas affectée, une quantité de plus en plus importante de dioxyde de carbone atmosphérique se retrouva incorporée dans les roches.

La conséquence directe de ce phénomène fut une baisse d'intensité de l'effet de serre, donc une chute de température. Un cercle vicieux se mit en place, le refroidissement provoquant plus de précipitations et une dissolution accélérée du dioxyde de carbone, ce qui entraînait à son tour une baisse de température plus prononcée. L'eau ne pouvant plus exister sous forme liquide se transforma finalement en glace dans une couche appelée le permafrost située sous la surface martienne. Mars finit par présenter le visage que lui connaissons actuellement, avec une faible atmosphère principalement constituée de dioxyde de carbone et une totale absence d'eau sous forme gazeuse ou liquide.

Bien sûr, la description précédente n'est qu'une des théories que les missions spatiales actuelles ont pour but de départager. Il est également possible que la quantité de gaz créée par le dégazage soit restée faible. L'effet de serre n'aurait alors jamais été suffisant pour que de grande étendue d'eau liquide se forment.

Titan

A part Vénus, la Terre, Mars et les planètes géantes, Titan est le dernier corps du système solaire à posséder une atmosphère significative. Celle-ci est principalement constituée d'azote, avec également une proportion de méthane. L'azote provient de la destruction, sous l'effet des rayons ultraviolets du Soleil, de molécules d'ammoniac (NH3), un composé abondant dans les régions externes du système solaire. La présence de méthane est plus mystérieuse. Ce gaz devrait disparaître en à peine une dizaine de millions d'années s'il n'était pas renouvelé en permanence. Une source de méthane à l'intérieur de la planète doit donc exister, et c'est là l'une des sujets d'étude de la mission Cassini-Huygens.