Le climat de Vénus a varié au fil du temps en raison de l'interaction entre l'activité tectonique interne et les changements atmosphériques. Plus proche du Soleil que la Terre, elle connaît des températures beaucoup plus élevées.
La Terre et Vénus avaient une taille et une composition presque identiques , pourtant leurs trajectoires évolutives ont divergé, donnant naissance à deux planètes totalement différentes. Vénus a-t-elle connu des changements climatiques ? Cette question nous amène également à nous interroger sur les changements climatiques sur Terre.
Vénus, l'enfer de la planète
La température à la surface de Vénus avoisine les 460 °C, contre une moyenne de 15 à 17 °C sur Terre . Cette température est si élevée que les roches deviennent fluorescentes à l'œil nu. La planète est soumise à un puissant effet de serre, entretenu par une atmosphère dont le principal composant est le dioxyde de carbone. De plus, il n'y a pas d'eau liquide sur Vénus ; elle s'évaporerait forcément puisque son point d'ébullition est de 100 °C.
En plus de ce qui précède, les conditions qui règnent sur cette planète engendrent une pression atmosphérique presque deux fois supérieure à celle de la Terre. Ses nuages, au lieu d'être composés de vapeur d'eau, sont composés d'acide sulfurique.
Jusqu'à récemment, l'évolution de Vénus était peu connue, car ses nuages d'acide sulfurique masquaient les processus terrestres tels que le volcanisme et la tectonique. Cependant, au cours des 56 dernières années, grâce à 22 sondes spatiales qui ont photographié, exploré, analysé et atterri sur Vénus, nos connaissances se sont considérablement enrichies. Ces sondes ont joué un rôle crucial dans la compréhension des changements climatiques sur Vénus.
Les photographies de la sonde révèlent que Vénus est une planète ayant connu d'énormes éruptions volcaniques, et que ces éruptions sont très probablement encore actives. Ces découvertes nous amènent à nous interroger sur le caractère unique du climat terrestre : pourquoi, si des forces très similaires ont joué un rôle dans la formation des deux planètes, la Terre a-t-elle subi des effets totalement différents et suivi une évolution radicalement différente ?
Les scientifiques attribuent cette évolution divergente à notre position privilégiée dans le système solaire et à notre proximité avec le Soleil. À quoi bon connaître l'évolution climatique des autres planètes si nous n'y vivons pas ? La réponse est simple : l'augmentation des déchets, le développement de la société industrielle et les émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère modifient notre climat. Si nous parvenons à identifier les facteurs qui influencent le climat sur les autres planètes, nous pourrons comprendre les mécanismes naturels et anthropiques qui altèrent le nôtre.
Climat et géologie de Vénus vs Terre
L'une des causes de la variabilité climatique terrestre réside dans la nature de son atmosphère, fruit d'échanges gazeux constants entre la croûte, le manteau, les océans, les calottes polaires et l'espace. L'énergie géothermique, moteur des processus géologiques, alimente également l'évolution de l'atmosphère. Cette énergie est libérée principalement par la désintégration d'éléments radioactifs au sein de la Terre. Cependant, expliquer les pertes de chaleur des planètes solides est plus complexe. Les deux principaux mécanismes impliqués sont le volcanisme et la tectonique des plaques.
En ce qui concerne la Terre, son intérieur possède un système de tapis roulant associé à la tectonique des plaques. Dont le recyclage continu des gaz a exercé une force stabilisatrice sur le climat de la Terre. Les volcans pompent des gaz dans l'atmosphère; la subduction des plaques lithosphériques le renvoie à l'intérieur. Alors que la plupart des volcans sont associés aux activités tectoniques des plaques, il existe des structures volcaniques notables (telles que la formation des îles hawaïennes) qui ont formé des «points chauds» indépendants des contours des plaques.
Cratères et tectonique des plaques
Que s'est-il passé sur Vénus ? La tectonique des plaques, si elle joue un rôle, est probablement limité ; du moins récemment, les échanges de chaleur se sont faits par l'éruption de vastes plaines de lave basaltique, puis par les volcans qui s'y sont formés. Comprendre l'influence des volcans est indispensable pour toute étude du climat de cette planète.
La rareté des cratères d'impact sur Vénus, malgré une atmosphère suffisante pour protéger la planète des petits impacts, souligne l'absence de grands cratères. Ce phénomène est également observable sur Terre. L'action du vent et de l'eau a érodé les cratères les plus anciens. Cependant, la surface de Vénus est si chaude qu'elle empêche la présence d'eau liquide ; de plus, les vents y sont relativement faibles. En l'absence d'éruptions, les processus qui modifient et, à terme, font disparaître les cratères d'impact sont l'activité volcanique et tectonique.
La plupart des cratères de Vénus semblent récents. Où sont passés les anciens cratères, si la plupart de ceux qui restent n'ont pas été dérangés? S'ils ont été recouverts de lave, pourquoi des cratères plus partiellement couverts ne sont-ils pas visibles, comment ont-ils disparu sans perdre leur emplacement d'origine au hasard?
La théorie la plus largement acceptée par la communauté scientifique est qu'un volcanisme généralisé a effacé la plupart des cratères d'impact et créé de vastes plaines volcaniques il y a 800 millions d'années , suivi d'une activité volcanique incessante d'intensité modérée jusqu'à nos jours.
Formes d'eau à la surface de Vénus
On distingue tout d'abord plusieurs structures linéaires curieuses, évoquant des sols sculptés par l'eau. Elles sont l'image même de nos rivières et de nos plaines inondables. Nombre de ces structures se terminent par des chenaux d'écoulement semblables à des deltas. L'aridité extrême du milieu rend improbable que l'eau ait creusé ces reliefs.
Quelle en est la cause ? Le carbonate de calcium, le sulfate de calcium et d’autres sels en seraient probablement responsables. Des laves chargées de ces sels ont fondu à des températures de quelques dizaines à quelques centaines de degrés supérieures à la température actuelle de la surface de Vénus. Par le passé, une température de surface légèrement plus élevée aurait pu libérer une lave fluide et riche en sels, dont la stabilité expliquerait l’action sculpturale à l’origine des reliefs que nous observons aujourd’hui.
Preuve du changement de climat de Vénus
Effet de serre et concentration de gaz
Il est important de rappeler que les gaz à effet de serre permettent à la lumière du soleil d'atteindre la surface de Vénus, mais bloquent le rayonnement infrarouge émis . Le dioxyde de carbone, l'eau et le dioxyde de soufre absorbent chacun une bande de longueurs d'onde spécifique du spectre électromagnétique. Sans ces gaz, le rayonnement solaire et le rayonnement infrarouge s'équilibreraient, ce qui entraînerait une température de surface d'environ 20 degrés Celsius. Ces informations sont essentielles pour comprendre les interactions de Vénus avec les autres planètes.
L'eau et le dioxyde de soufre que les volcans libèrent dans l'atmosphère sont ensuite éliminés. Le dioxyde de soufre réagit bien avec les carbonates en surface, tandis que le rayonnement solaire ultraviolet dissocie l'eau.
Couverture nuageuse et température
L'épaisseur des nuages d'acide sulfurique varie après une série d'éruptions volcaniques à l'échelle mondiale. Initialement, ces nuages s'épaississent à mesure que de l'eau et de l'acide sulfurique sont éjectés dans l'atmosphère. Ils s'amincissent ensuite lorsque la concentration de ces gaz diminue. Environ 400 millions d'années après le début du volcanisme, les nuages acides sont remplacés par de fins nuages d'eau situés en haute altitude.
Variations climatiques sur Vénus
Des fissures et des plis sillonnent la planète. Certaines de ces configurations, notamment les chaînes de montagnes ridées, pourraient être liées aux variations climatiques temporelles. La théorie montre que ces conditions environnementales étranges et hostiles sont maintenues grâce aux propriétés complémentaires des constituants de l'atmosphère. La vapeur d'eau, même à l'état de traces, absorbe le rayonnement infrarouge à des longueurs d'onde que le dioxyde de carbone n'absorbe pas.
Parallèlement, le dioxyde de soufre et d'autres gaz bloquent certaines longueurs d'onde. Ensemble, ces gaz à effet de serre rendent l'atmosphère de Vénus partiellement transparente au rayonnement solaire incident, mais presque totalement opaque au rayonnement infrarouge émis. De ce fait, sa température de surface est trois fois plus élevée qu'elle ne le serait en l'absence d'atmosphère. À titre de comparaison, l'effet de serre terrestre n'augmente la température de surface de Vénus que de 15 % aujourd'hui . S'il est vrai que des volcans ont animé la surface de Vénus il y a 800 millions d'années, ils ont dû également libérer une quantité massive de gaz à effet de serre dans l'atmosphère en un laps de temps relativement court.
Un modèle climatique de la planète a été élaboré, prenant en compte les émissions de gaz volcaniques, la formation de nuages, la perte d'hydrogène dans les hautes couches de l'atmosphère et la réaction des gaz atmosphériques avec les minéraux de surface. Une interaction subtile se produit entre ces processus, entraînant un refroidissement de la planète. Compte tenu de ces effets opposés, il est impossible de déterminer l'impact de l'injection des deux gaz sur le climat global de Vénus.
C'est pourquoi, en conclusion, nous pouvons dire qu'il y a eu un , mais nous ne savons pas dans quelle mesure les gaz ont pu agir sur ses changements.