Structure de l'Atmosphère Terrestre et l'Hypothèse Gaïa

La Thermosphère et l'Ionosphère

Cette couche s'étend de 80 à 600 km d'altitude. Sa frontière avec l'exosphère est la thermopause.

Caractéristiques de l'Ionosphère

• Elle est nommée ainsi parce que la plupart des molécules présentes sont ionisées par l'absorption du rayonnement solaire de haute énergie (rayons gamma, rayons X et rayonnement ultraviolet).
• Cette absorption cause la perte d'électrons par l'azote et l'oxygène ionisés (chargés positivement). Les électrons arrachés proviennent des champs électriques traversant la couche, ce qui génère de la chaleur (fonction de filtre).
• Des charges positives s'accumulent dans l'ionosphère et des charges négatives s'accumulent à la surface de la Terre, formant un champ magnétique qui est rechargé par les tempêtes.

Les Aurores Polaires

L'interaction des particules subatomiques du Soleil avec les atomes ionisés de cette couche produit des phénomènes lumineux appelés aurores polaires (aurores boréales au pôle Nord et aurores australes au pôle Sud), qui se produisent près des pôles magnétiques. Leur couleur dépend de l'atome frappé :

• O₂ → basse pression (jaune verdâtre)
• N₂ → (bleu)
• O₂ → à très basse pression (rouge)

Dans l'ionosphère, les ondes radio utilisées pour la télévision et les télécommunications rebondissent.

Température de la Thermosphère

La température de la thermosphère augmente avec l'altitude pour absorber le rayonnement de haute énergie, et peut atteindre plus de 1000 °C.

(Curiosité : En raison de la faible densité des gaz, cette température n'implique pas une grande quantité d'énergie.)

La Magnétosphère : Bouclier Protecteur de la Terre

La magnétosphère est la région de l'espace autour de la Terre où le champ magnétique terrestre forme un bouclier de protection contre le vent solaire (flux de particules, principalement des protons, émises par l'atmosphère solaire) et les rayonnements les plus dangereux, comme les rayons gamma et les rayons X solaires. Cette protection est une condition essentielle qui permet l'existence de la vie sur notre planète.

La magnétosphère commence à environ 500 km d'altitude, au-dessus de l'ionosphère, et s'étend bien au-delà de l'exosphère : environ 60 000 km d'altitude dans la direction du Soleil et plus loin encore dans la direction opposée.

L'Hypothèse Gaïa de James Lovelock

Les arguments initiaux de Lovelock

Lovelock a affirmé l'existence d'un système mondial de contrôle de la température, de la composition de l'atmosphère et de la salinité des océans. Ses arguments étaient les suivants :

• La température à la surface du globe terrestre est restée constante malgré l'augmentation de l'énergie fournie par le Soleil.
• La composition de l'atmosphère reste constante, alors qu'elle devrait être instable.
• La salinité de l'océan reste constante, alors qu'elle devrait être beaucoup plus élevée.

La Vie comme Régulateur

Lovelock a estimé que, sans la vie, le climat actuel devrait être composé d'environ 99 % de CO₂ avec seulement des traces d'oxygène et d'azote. Selon la théorie de Gaïa, l'atmosphère d'aujourd'hui est composée de 78 % d'azote, 21 % d'oxygène et seulement 0,03 % de dioxyde de carbone parce que l'activité et la reproduction de la vie maintiennent ces conditions, rendant la planète habitable pour de nombreux types de vie.

Avant la formulation de l'hypothèse Gaïa, on supposait que la Terre possédait de bonnes conditions pour que la vie puisse s'y développer, et que la vie s'était simplement adaptée aux conditions et aux changements qui s'y produisaient.

L'hypothèse Gaïa propose que, compte tenu des conditions initiales qui ont rendu possible le début de la vie sur la planète, c'est la vie elle-même qui a modifié ces conditions. Les conditions qui en résultent sont donc une conséquence et la responsabilité de la vie qui l'habite. Pour expliquer comment la vie peut maintenir les conditions chimiques de Gaïa, Margulis a souligné la capacité importante des micro-organismes à transformer des gaz contenant de l'azote, du soufre et du carbone.

Définition de l'Hypothèse Gaïa

L'hypothèse Gaïa est un ensemble de modèles scientifiques de la biosphère qui postule que la vie favorise et maintient des conditions convenables pour elle-même, affectant ainsi l'environnement. Selon l'hypothèse Gaïa, l'atmosphère et la surface de la Terre se comportent comme un tout cohérent, où la vie est l'élément caractéristique responsable de l'auto-régulation des conditions essentielles de son environnement, telles que la température, la composition chimique et la salinité des océans. Gaïa se comporterait comme un système d'auto-régulation qui tend à l'équilibre.

Cette hypothèse est basée sur l'idée que la biomasse auto-réglemente les conditions de la planète afin de rendre son environnement physique (notamment la chimie atmosphérique et la température) plus propice à l'espèce de « vie ». L'hypothèse Gaïa a défini cette « hospitalité » comme une condition complète.