Implantation d'une biosphère ?

[Hajoma]

Bonjour,

Mon domaine de compétence est fort éloigné de l'astrophysique, mais pas ma curiosité... Après lecture de nombreux fils du forum (mais pas tous) je n'ai pas trouvé d'élément de réponse à la question suivante :
Étant donné qu'à sa formation la terre possédait une composition assez "banale", partagée par Venus ou Mars (est-ce exact ?), on peut s'attendre à repérer des exoplanètes similaires à cette Terre primitive (champs magnétique, CO2, eau liquide, etc.).
A supposer que nous réussissions à atteindre une telle planète, pourrions-nous la "contaminer" ? Et dans cette hypothèse, en combien de temps des organismes d'origine terrestre transformeraient-ils l'atmosphère pour la rendre approximativement respirable ?

Merci...
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[Andrei2010]

Bonjour à toi,

La réponse dépend d'une multitude de facteurs, dont, principalement :
- la composition, la température et la pression de l'atmosphère,
- le filtrage des rayonnements nocifs par celle-ci,
- la nature même des (micro)organismes implantés,
- leur capacité de résistance et d'adaptation au nouveau milieu.

Pour donner quelques exemples sommaires :

Sur Vénus, ce n'est même pas la peine de rêver. La température au sol fait fondre le plomb et l'étain... A environ 50 kms d'altitude, il fait nettement meilleur ; cependant, la toxicité de l'atmosphère et les pluies d'acide sulfurique n'en font pas exactement un lieu idéal pour implanter la vie...

Sur Mars, ça a l'air plus facile au premier abord. Cependant, la nature même du sol (très toxique) et de l'eau locale (rarissime et franchement impropre à la consommation) fait que même des microorganismes anaérobies auraient du mal à survivre à long terme.

[Tawahi-Kiwi]

Et dans cette hypothèse, en combien de temps des organismes d'origine terrestre transformeraient-ils l'atmosphère pour la rendre approximativement respirable ?

Dans l'hypothese que l'on trouve une exoplanete identique a notre Terre primitive et que l'on y envoie des organismes terriens du type cyanobacteries pour oxygener l'atmosphere... ...il faut compter environ 2 milliard d'annees. C'est dans le cas ou tout se passe comme sur Terre.

T-K

[Gilgamesh]

Étant donné qu'à sa formation la terre possédait une composition assez "banale", partagée par Venus ou Mars (est-ce exact ?)

IL y a une similarité très probable, mais le destin géologique d'une planète est précisément lié à une interaction étroite entre différents traits constitutifs qui font que sur l'échelle des temps profonds l'évolution peut emprunter des branches très divergentes a partir de différences relativement minimes.

Pour Vénus par exemple on suppose qu'il a pu se produire un effet de serre divergent de la vapeur d'eau aux tous premiers temps de son évolution (du fait de sa plus grande proximité du Soleil), empêchant l'eau de se condenser en océan, ce qui sur Terre a eu pour effet de diminuer à la fois l'effet de serre de la vapeur d'eau et celui du dioxyde de carbone en permettant sa ponction par les océans.

La photodissociation de l'eau dans la haute atmosphère de Vénus par les UV solaires, puis l'échappement de l'hydrogène, trop léger pour être retenu par son champs de gravité, aurait provoqué ensuite la perte définitive de la molécule scellant le destin de la planète. Il ne reste que 3-4 cm d'eau précipitable dans son atmosphère.

La sècheresse de Vénus expliquerait également son évolution interne, notamment l'absence de tectonique et de champs magnétique. Sur Terre, la viscosité du manteau (notamment des olivines dans le manteau supérieur) est fortement abaissé par l'injection d'eau qui imprègne les plaques subductées. Et la descente dans les profondeur de la lithosphère océanique froide est responsable sur Terre de 70% de la perte de chaleur. En outre, un manteau sec est beaucoup plus visqueux ce qui limite sa possibilité à convecter donc à échanger de la chaleur. Le manteau vénusien doit être plus chaud et moins dense. La pression au centre est de 70 GPa plus faible que celle de la Terre, ce qui ne permet pas d'atteindre le point de solidification du fer liquide. Or c'est la solidification de la graine et les échanges de chaleur avec le manteau qui entrainent la convection du noyau et l'effet de géodynamo nécessaire à l'entretien d'un champs magnétique.

En résumé, sur Venus : perte d'eau -> tectonique bloquée -> pas de champs magnétique et d'échange atmosphère-manteau.

a+

[A voir en vidéo sur Futura]

[Hajoma]

Merci pour vos réponses.

Envoyé par Tawahi-Kiwi
Dans l'hypothese que l'on trouve une exoplanete identique a notre Terre primitive et que l'on y envoie des organismes terriens du type cyanobacteries pour oxygener l'atmosphere... ...il faut compter environ 2 milliard d'annees. C'est dans le cas ou tout se passe comme sur Terre.

C'est ce qui sépare sur terre l'apparition des cyanobactérie de la stabilisation de l'atmosphère à peu près dans sa composition actuelle, avec je crois une dégringolade du niveau d'oxygène vers -800 millions d'années... mais on peut supposer que la diffusion et le "rendement" des micro-organismes ont été très lents au début, non ? Des organismes actuels, voire génétiquement modifiés pour produire plus d'oxygène et fixer plus de gaz carboniques, ne pourraient-ils pas avoir une action beaucoup plus rapide ?

Envoyé par Envoyé par Gilgamesh
En résumé, sur Venus : perte d'eau -> tectonique bloquée -> pas de champs magnétique et d'échange atmosphère-manteau.

Donc, si je résume bien, le point clé pour la "viabilité" (selon des critères terrestres) d'une exoplanète est l'eau à l'état liquide à sa surface ? Peut-on s'attendre à ce que cette caractéristiques soit rependue, ou bien les évolutions "divergentes" à la martienne ou à la vénusienne sont-elles plus vraisemblables ?

merci d'avance

[Hajoma]

PS : j'aurais dû écrire "point critique", plutôt que "point clé" pour la viabilité...

[Tawahi-Kiwi]

Des organismes actuels, voire génétiquement modifiés pour produire plus d'oxygène et fixer plus de gaz carboniques, ne pourraient-ils pas avoir une action beaucoup plus rapide ?

C'est bien pour cela que je parlais uniquement d'un cas identique au cas terrestre. Apres, on peut avoir des organismes genetiquement plus aptes a produire de l'oxygene, on peut leur lancer des seaux de nourritures pour booster le procede etc.

Il y a une chose qu'il ne faut cependant pas oublier, l'oxygenation de l'atmosphere n'est que l'etape ultime de ces 2 milliards d'annees. Avant, il a fallu oxyder les oceans, precipiter tout les ions reduits en solution dans la mer, oxyder un bonne partie des sols de l'epoque, et puis finalement, quand il n'y avais plus trop a oxyder, laisser de l'oxygene libre dans l'atmosphere. Quand on voit les quantites de gisements de fer rubanes, d'arc cuprifere, de depots uraniferes, qui sont lies a ces evenements oxiques, ca fait quand meme pas mal d'oxygene produit qui ne s'est jamais fraye de chemin jusqu'a l'atmosphere.

T-K

[invite62e1e8a6]

Bonjour,

A noter que pour des raisons scientifique. Les engins sont décontaminer justement pour eviter que cela n'arrive. Que les personnels et equipement en provenance d'autres corps celeste sont aussi mis en quarantaine et décontaminé. La presence d'un organisme etranger a notre biosphere sur notre sol pourrait devenir terriblement pathogéne.

[Yaourt à la viande]

Sur Vénus, ce n'est même pas la peine de rêver. La température au sol fait fondre le plomb et l'étain... A environ 50 kms d'altitude, il fait nettement meilleur ; cependant, la toxicité de l'atmosphère et les pluies d'acide sulfurique n'en font pas exactement un lieu idéal pour implanter la vie...
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Certaines extrêmophiles (trafiquées ?) pourraient peut-être se plaire dans l'atmosphère, à ces altitudes. Mais, à part pour la recherche fondamentale, je ne vois vraiment pas l'intérêt....

Avant, il a fallu oxyder les oceans, precipiter tout les ions reduits en solution dans la mer, oxyder un bonne partie des sols de l'epoque, et puis finalement, quand il n'y avais plus trop a oxyder, laisser de l'oxygene libre dans l'atmosphere. Quand on voit les quantites de gisements de fer rubanes, d'arc cuprifere, de depots uraniferes, qui sont lies a ces evenements oxiques, ca fait quand meme pas mal d'oxygene produit qui ne s'est jamais fraye de chemin jusqu'a l'atmosphere.
T-K

Les océans devaient avoir sacrée allure, peut-être un peu lugubre, à cette époque. Saturés en ions Fe3+ (rougeâtre) et autres.

[Carcharodon]

avec je crois une dégringolade du niveau d'oxygène vers -800 millions d'années...

heuuu c'est l'inverse : c'est les cyanobactéries qui ont augmenté l'abondance d'oxygène et qui ont rendu l'air respirable par des organismes multicellulaires.
Il semble bien qu'avant elles, aucun organisme complexe n'aurait pu vivre a l'air libre.

Des organismes actuels, voire génétiquement modifiés pour produire plus d'oxygène et fixer plus de gaz carboniques, ne pourraient-ils pas avoir une action beaucoup plus rapide ?

On en est pas encore là, mais ça pourrait s'envisager un jour.
Une planète qui aurait "raté de peu" les conditions initiales de création de la vie (en tout cas carbonée), et qui resterait proche de ces conditions au moment ou on la trouve, pourrait, éventuellement, un jour, être "remise en condition" sous l'effet de bactéries génétiquement programmées pour ça par l'humain.
Mais "raté de peu" seulement.
Il faudrait tout de même que les conditions restent très voisines de celles qui permettent l’éclosion de la vie.
Ce qui n'est pas le cas de mars, par exemple.

Seule la terre, au moment ou l'on parle, est proche des conditions nécessaires, dans le système solaire.
Aucune autre planète de notre système ne pourrait être remise en condition d'héberger de la vie carbonée grâce à une implantation d'organismes génétiquement modifiés dans ce but.

[Hajoma]

On en est pas encore là, mais ça pourrait s'envisager un jour.
Une planète qui aurait "raté de peu" les conditions initiales de création de la vie (en tout cas carbonée), et qui resterait proche de ces conditions au moment ou on la trouve, pourrait, éventuellement, un jour, être "remise en condition" sous l'effet de bactéries génétiquement programmées pour ça par l'humain.
Mais "raté de peu" seulement.
Il faudrait tout de même que les conditions restent très voisines de celles qui permettent l’éclosion de la vie.
Ce qui n'est pas le cas de mars, par exemple.

Seule la terre, au moment ou l'on parle, est proche des conditions nécessaires, dans le système solaire.
Aucune autre planète de notre système ne pourrait être remise en condition d'héberger de la vie carbonée grâce à une implantation d'organismes génétiquement modifiés dans ce but.

J'ai trouvé le schéma suivant :



Cela vient d'un chercheur de l'Université de Laval (http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/...ygenation.html), je suppose que c'est sérieux.
Cela semble indiquer que l'oxygénisation est exponentielle, peut-on l'interpréter comme une plus grande efficacité des organismes récents ?
Bien entendu, cette idée ne serait applicable qu'à des "jumelles ratées" de la tertre, mais si la composition chimique du système solaire est banale, cela doit se trouver...

[Tawahi-Kiwi]

Cela semble indiquer que l'oxygénisation est exponentielle, peut-on l'interpréter comme une plus grande efficacité des organismes récents ?

C'est une interpretation possible. Les eucaryotes sont peut etre plus productifs que les procaryotes.
Mais il faut garder a l'esprit qu'il s'agit d'un equilibre entre atmosphere et hydrosphere (et lithosphere). L'oxygenation a peu de chance d'etre totalement homogene a tout moment mais les zones anoxiques sont devenues de plus en plus rares avec le temps, entrainant la saturation en oxygene de maniere plus en plus frequente. Meme de nos jours, certaines mers du monde sont toujours anoxique (mer noire, baltique, caspienne et certains partie de fjords, de la mediterannee, du golfe du Mexique). La diminution des zones anoxiques peut egalement amenes cette augmentation logarithmique de l'oxygene.

T-K

[Carcharodon]

Cela semble indiquer que l'oxygénisation est exponentielle, peut-on l'interpréter comme une plus grande efficacité des organismes récents ?

Il y a plein de facteurs qui entrent en compte, notamment celui de l'explosion de la diversité des formes de vie.
Les organismes "récents" ont tendance à consommer l'oxygène et non à en produire.

Bien entendu, cette idée ne serait applicable qu'à des "jumelles ratées" de la tertre, mais si la composition chimique du système solaire est banale, cela doit se trouver...

A condition d'y mettre les moyens technologiques.
Mais y a pas de raisons effectivement.
Ensuite, il ne "suffit que" de s'y rendre.

[Tawahi-Kiwi]

Les organismes "récents" ont tendance à consommer l'oxygène et non à en produire.

Attention de ne pas faire du zoo-centrisme

Les algues (celles qu'on voit a la mer...), sont apparues il y a 1.5 Ga et ont explose au Neoproterozoique (1Ga); les dinoflagelles sont apparus au Trias; les diatomees et les coccolithes sont apparus au Jurassique, meme epoques que les plantes a fleurs. Les arbres (a fleurs) depuis la fin du Cretace, et l'herbe depuis seulement quelques dizaines de millions d'annees.

Ils produisent tous de l'oxygene...

T-K

[Carcharodon]

Attention de ne pas faire du zoo-centrisme

Les algues (celles qu'on voit a la mer...), sont apparues il y a 1.5 Ga et ont explose au Neoproterozoique (1Ga); les dinoflagelles sont apparus au Trias; les diatomees et les coccolithes sont apparus au Jurassique, meme epoques que les plantes a fleurs. Les arbres (a fleurs) depuis le Cretace, et l'herbe depuis seulement quelques dizaines de millions d'annees.

Ils produisent tous de l'oxygene...

T-K

J'ai mal interprété le terme organisme que je n'associais pas aux végétaux, mais au règne animal (à cause d'une mauvaise interprétation de la racine "organe").
J'ai comblé cette lacune (merci TK puis internet).
Je viens d'apprendre que les végétaux sont ce qu'on appelle des organismes autotrophes.

Les arbres (a fleurs) depuis le Cretace

J'avais beau le savoir, ce fait reste étonnant, d'ailleurs, a priori (tant qu'on ne le sait pas).
Seulement une centaine de Ma pour les fleurs !

l'herbe depuis seulement quelques dizaines de millions d'annees.

Ça, par contre, j'ignorais.
Tu veux dire que les plaines herbeuses n'existaient pas avant cette date, donc ?
Fascinant !!

[Saint-Sandouz]

La question est intéressante intellectuellement mais pour que la manip réussisse il faut contrôler tellement de paramètres dont nous ignorons une grande partie encore actuellement que la spéculation perd à mon sens un peu de son intérêt.

Pour les besoins de la démonstration on pourra considérer les premiers comme résolus.
1. Il faut trouver une exoplanète dans notre voisinage (la centaine d’AL ?) et, si on veut y implanter des formes terrestres, ayant des propriétés assez proches de la terre à ses débuts : température, pression, composition chimique, ensoleillement, etc.
2. Il faut pouvoir y aller… et accessoirement revenir pour raconter aux copains.
3. Pour que ce soit intéressant il faudra pouvoir surveiller les évènements pendant quelques milliards d’années. Après ça on pourra envisager de s’y installer pour de bon en faisant pousser nos propres rutabagas.
4. Il faut être sûr que la vie n’a pas déjà démarré. Cela risque d’être délicat car on ne sait pas comment ça s’est passé. Est-ce que c’était dans la vaste soupe des océans primitifs ou au contraire dans des endroits réunissant des conditions très particulières comme les fumeurs noirs aujourd’hui. Si les premiers proto-organismes se sont déjà développés dans des lieux très restreints ou cachés (sous terre, dans des argiles par exemple) on risque de passer à côté. Je ne vois qu’une solution : stériliser cette terre-bis avant la manip. Si on a réussi la première partie du programme celle-ci doit être du gâteau, non ?
5. Pour les mêmes raisons que ci-dessus il faut trouver les organismes ou les proto-organismes terrestres d’origine (dont on ne sait rien avec certitude), ou les recréer, et les implanter dans les endroits favorables (eux aussi assez spéculatifs). En fait, c’est là que ça deviendrait intéressant car on pourrait tester différentes formules et ça prendrait un tour expérimental.
6. Il faut instrumenter la manip mais ça ne va pas être évident de mesurer les progrès. On sait que sur Terre il y a eu pas mal de catastrophes qui ont mis la vie en péril, parfois par sa propre « faute » comme la catastrophe de l’oxygène. Tu vois un responsable un peu zélé qui dirait devant un évènement pareil : « Hé les mecs, ça déconne ! Il faut arrêter cette oxygénation sinon la vie va y passer. »

ND

[Tawahi-Kiwi]

Ça, par contre, j'ignorais.
Tu veux dire que les plaines herbeuses n'existaient pas avant cette date, donc ?
Fascinant !!

L'herbe classique, dont l'une des caracteristiques est de grandir pres de la racine, est apparue durant l'Eocene (~50 millions d'annees). Avant, il y avait de grandes etendues vertes, mais ce n'etait pas de la prairie. Peut etre des fougeres, je ne sais pas.

C'est un point qui a demande pas mal de travail pour les Walking with Dinosaurs et Walking with Giants de la BBC car il a fallu trouver des prises de vue pour les paysages ou on ne voyait pas trop d'herbes (ni d'arbres a fleurs pour les dinos).

T-K