Zone d'habitabilité et taux de CO2 dans l'atmosphère

[Floda200489]

Bonjour,

Dans la vulgarisation scientifique, que ce soient les livres ou les vidéos, je vois toujours la même chose :
La Terre est dans la zone d'habitabilité de son étoile, ce qui permet la présence d'eau liquide à sa surface et qui permet l'apparition de la vie telle que nous la connaissons. Je vois aussi que sans CO2 la température de la Terre serait de -18 degrés.

Je sais bien que la notion de zone d'habitabilité est assez controversée vu ce que l'on imagine pour certains satellites des géantes, mais est-ce pour cette raison ou pas ?

Si c'est ça, (ça va faire un peu provoc' dit comme ça) il faut en conclure que la Terre n'est pas dans la zone d'habitabilité du Soleil ?

Merci d'avance !
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[tezcatlipoca]

Bonjour,

Dans la vulgarisation scientifique, que ce soient les livres ou les vidéos, je vois toujours la même chose :
La Terre est dans la zone d'habitabilité de son étoile, ce qui permet la présence d'eau liquide à sa surface et qui permet l'apparition de la vie telle que nous la connaissons. Je vois aussi que sans CO2 la température de la Terre serait de -18 degrés.

Heu... -18°C partout sur Terre ? En toutes saisons ?

[Gilgamesh]

Heu... -18°C partout sur Terre ? En toutes saisons ?

-18°C c'est la température moyenne d'équilibre d'un corps noir sphérique dans le vide à 1 UA du Soleil.

Edit : correction non c'est la température d'équilibre d'un corps d'albédo terrestre (A=0,3)

[Gilgamesh]

Bonjour,

Dans la vulgarisation scientifique, que ce soient les livres ou les vidéos, je vois toujours la même chose :
La Terre est dans la zone d'habitabilité de son étoile, ce qui permet la présence d'eau liquide à sa surface et qui permet l'apparition de la vie telle que nous la connaissons. Je vois aussi que sans CO2 la température de la Terre serait de -18 degrés.

Je sais bien que la notion de zone d'habitabilité est assez controversée vu ce que l'on imagine pour certains satellites des géantes, mais est-ce pour cette raison ou pas ?

Si c'est ça, (ça va faire un peu provoc' dit comme ça) il faut en conclure que la Terre n'est pas dans la zone d'habitabilité du Soleil ?

Merci d'avance !

Effectivement, la définition inclut la présence d'une atmosphère.

Si je prend la définition de l'Encyclopedia Britannica (qui en vaut une autre):
https://www.britannica.com/science/habitable-zone
La limite intérieure de la zone habitable est celle où l'eau serait perdue en raison d'un emballement de l'effet de serre (runaway greenhouse effect), dans lequel les gaz à effet de serre présents dans l'atmosphère d'une planète piégeraient le rayonnement infrarouge entrant, ce qui rendrait la planète de plus en plus chaude jusqu'à ce que toute l'eau s'évapore. La limite extérieure est celle où un tel réchauffement par effet de serre ne permettrait pas de maintenir les températures de surface au-dessus du point de congélation, où que ce soit sur la planète.


Et comme tu le relèves il est bien clair que que le terme actuel de "zone habitable circumstellaire" (CHZ pour circumstellar habitable zone) prête à confusion, car il suggère que les planètes situées dans cette région possèdent un environnement habitable. Or, les conditions de surface dépendent d'une multitude de propriétés individuelles de l'étoile (sa stabilité et son spectre énergétique notamment) et de la planète (inclinaison de l'axe, période de révolution, albédo de surface, densité et composition de l'atmosphère, présence d'eau, énergie interne, activité tectonique, etc). Quand on parle d'avoir découvert une "planète habitable" il faut bien avoir en tête que c'est un abus de langage, on ne sait absolument pas si les conditions sur ces mondes CHZ lointains pourraient accueillir la vie, et une autre terminologie serait bienvenue.

[A voir en vidéo sur Futura]

[tezcatlipoca]

-18°C c'est la température moyenne d'équilibre d'un corps noir sphérique dans le vide à 1 UA du Soleil.

Oui, c'est bien ce qui me semblait.
Et ce n'est certainement pas ce que Floda envisageait

[Gwinver]

Bonsoir.

Ces déterminations de zone d'habilité oublient souvent de mentionner qu'elles sont définies relativement à nos connaissances actuelles de la vie, voire de la comparaison avec les conditions terrestres standard.

Il faut aussi garder à l'esprit que la vie existe sur terre même dans certains milieux à priori très inhospitaliers, et qu'elle s'est développée sur terre dans des conditions très différentes de ce qu'elles sont actuellement.

[Floda200489]

Oui, c'est bien ce qui me semblait.
Et ce n'est certainement pas ce que Floda envisageait

En fait j'ai vu ça dans un livre sur l'astronomie, où un exercice nous demande quelle serait la température de la Terre si celle ci comportait un taux de CO2 nul. Et la réponse était -18 degrés, ce qui confirmait ce que j'avais lu ailleurs.

En tout cas merci pour ces réponses, je comprends mieux maintenant, cette expression n'est vraiment utile qu'en première approximation, mais trop de variables entrent en jeu pour en tirer des conclusions.

[Gilgamesh]

En fait j'ai vu ça dans un livre sur l'astronomie, où un exercice nous demande quelle serait la température de la Terre si celle ci comportait un taux de CO2 nul. Et la réponse était -18 degrés, ce qui confirmait ce que j'avais lu ailleurs.

En tout cas merci pour ces réponses, je comprends mieux maintenant, cette expression n'est vraiment utile qu'en première approximation, mais trop de variables entrent en jeu pour en tirer des conclusions.

Oui ceci dit cette température de -18°C cache de grand écart possible (c'était le sens de la remarque de tezcatlipoca)

Le calcul qu'on fait consiste à égaler l'énergie rayonnée par la surface de la sphère terrestre, 4πR² avec l'énergie reçue par la section du disque terrestre, πR². Y'a un facteur 1/4 entre les deux.

4πR²σT⁴ = (1-A) πR²Φ

avec :
R le rayon terrestre
Φ = 1361 W/m² le flux solaire à 1 UA
σ = 5,67.10⁻⁸ J s⁻¹ m⁻² K⁻⁴ la cte de Stefan
A = 0,3 l'albédo de la Terre
T la température d'équilibre

Soit :

T = [(1-A)Φ/(4σ)]^1/4 = 254 K soit -18°C

Mais que se passe t'il si je calcule ça sur une surface perpendiculaire au flux, de sorte que je supprime le facteur géométrique (1/4) ?

T = [(1-A)Φ/σ]^1/4 = 360 K soit 87°C

Là, fait carrément chaud. Si je prend l'albédo de la Lune (A = 0,12) on monte même à 108°C qui est la température d'équilibre du sol lunaire "en plein midi" (on rappelle que la période diurne lunaire dure 14 j, ce qui laisse largement le temps au sol de s'équilibrer avec le flux solaire incident).

[Floda200489]

D'accord, merci pour ces précisions Gilgamesh !