Quelles sont les conditions nécessaires à la vie humaine sur terre ?
Les conditions ayant donné naissance à la vie sur terre paraissent loin d'être identifiées de manière précise. En effet, elles résulteraient d'une propension naturelle de la matière à s'organiser en structure de plus en plus complexe. Néanmoins, il est clair que l'apparition de la vie peut s'expliquer par les phénomènes naturels. Puisque cet évènement a pu se produire à la surface de la Terre, il est tout à fait possible, voire certain, qu'il se soit également produit au sein d'autres planètes proposant les conditions environnementales qui le permettraient. En parallèle, subsistent donc des zones orbitales propices à la vie autour des nombreuses étoiles peuplant l'univers.
Ces conditions reposent sur un équilibre, entre le trop chaud et le trop froid, le trop massif et le trop léger, entre le trop proche et le trop lointain de l'étoile.
Dans cette partie, nous allons énumérer toutes les conditions qui ont permis l'apparition de la vie sur Terre. Chaque condition se verra attribuer un paragraphe détaillé.
Condition n°1 : La masse de l'étoile
A l'identique du système solaire, un système planétaire est un système composé de planètes ainsi que divers corps célestes inertes gravitant autour d'une étoile. Donc chaque planète tourne autour de son étoile mais ces étoiles doivent répondre à des contraintes physiques. La longévité des étoiles géantes ne dépasse pas 1 milliard d'années. Ainsi, elles meurent avant que des formes de vie intelligentes n'aient eu le temps de se développer. En parallèle, les étoiles dîtes "naines" ( c'est à dire de masse 10 fois inférieure à celle du soleil ) ne parviennent pas à démarrer le processus de fusion thermonucléaire* et "s'allumer". Tout comme le Soleil, les étoiles moyennes ont une masse idéale à l'apparition de la vie sur une planète.
Condition n°2 : La masse de la planète
La masse de la planète détermine la composition de l'atmosphère. La gravité sélectionne les atomes retenus sur la planète, et ceux qui peuvent s'échapper vers l'espace.
- Si la planète est trop massive, elle retient intégralement les gaz les plus légers comme l'hydrogène et l'hélium, ce qui crée une atmosphère à base de méthane ou d'ammoniac, comme sur Jupiter, Saturne, Uranus ou Neptune.
-Si la planète n'est pas assez massive, elle laisse échapper l'hydrogène mais aussi les gaz plus lourds indispensables à la vie, comme l'oxygène, ainsi que l'eau qui va s'évaporer dans l'espace. De telles planètes dépourvues d'atmosphère sont exposées, sans protection à la radioactivité solaire, aux ultra-violets, ainsi qu'au bombardement des météorites. Dans le système solaire, Mercure est un exemple de ce type de planète.
Condition n°3 : La distance par rapport à l'étoile:
On peut affirmer que la Terre se trouve à une distance de 150 millions de km de la Terre. Il faut savoir que la lumière parcourt cette distance en 8 minutes, sachant que la vitesse de
la lumière notée c (célérité) est d' environ 300 000 km/s . La distance par rapport à l'étoile détermine la quantité reçue de rayonnement solaire. Elle conditionne donc :
- La température, qui détermine la présence ou non d'eau liquide, indispensable pour le développement de la vie.
- La lumière disponible pour les végétaux.
- La quantité reçue de rayonnements nocifs à la vie et à la stabilité de l'ADN (ultra-violets, rayons gamma).
Si la Terre avait été plus près du Soleil de 4%, son sort aurait été celui de Vénus: une fournaise.
Si elle avait été plus éloignée de 1 ou 2%, sa destinée aurait été celle de Mars, une planète glacée. La bande d'espace favorable à la vie autour d'une étoile est donc relativement étroite.
Condition n°4: La composition de la planète:
Eau, oxygène, carbone, fer, font partie des éléments indispensables à la vie telle que nous la connaissons sur Terre, c'est à dire basée sur la chimie du carbone et de l'eau.
Mais il n'est pas exclu que des formes de vie différentes puissent se développer à partir d'autres éléments chimiques, comme par exemple le silicium, ou le méthane.
La composition interne de la planète et de son noyau va également déterminer la présence ou l'absence d'une magnétosphère*, dont l'effet est de protéger la planète des rayonnements dangereux en provenance de l'espace et du soleil. Sur Terre, la magnétosphère est générée par les mouvements du fer en fusion, au coeur de notre planète.
Condition n°5 : Les lois physiques de la matière et de l'univers:
Si les planètes et les étoiles peuvent exister, c'est d'abord grâce aux lois physiques de notre univers, ainsi qu'au "bon dosage" de ses composants . Ainsi, notre monde n'existerait pas si il n'y avait pas eu initialement un peu plus de matière que d'antimatière. L'univers que nous connaissons est en effet la matière restante après l'annihilation réciproque des masses de matière et d'antimatière, dans les premiers instants de l'univers.
De même, si la vitesse d'expansion initiale de l'univers avait été plus faible, la phase de nucléosynthèse* primordiale aurait duré plus longtemps. Si elle avait duré quelques millions d'années au lieu de quelques minutes, notre univers serait aujourd'hui entièrement constitué d'atomes lourds. Un univers de métal, stable et stérile. De manière générale, les forces physiques fondamentales* (gravitation, force électromagnétique, forces nucléaires électro-forte et électro- faible) et les constantes universelles* (vitesse de la lumière, constante de Planck, constante de gravitation...) sont idéalement réglées pour permettre l'apparition de la vie. Les scientifiques ont calculé que si l'on modifie un tant soit peu les valeurs de ces constantes, l'univers n'aurait pu permettre l'apparition de la vie.
Condition n°6 : Les différentes parties de l'atmosphère:
La planète doit posséder une atmosphère. D’abord, parce que la synthèse de molécules organiques en quantités non négligeables ne peut pas se faire dans le vide. Ensuite, parce que cette atmosphère constituera elle aussi un écran protecteur qui empêchera les premières molécules complexes d’être détruites par le rayonnement solaire, en particulier dans l’ultraviolet et les rayons X.
En plus d’une atmosphère, la planète doit disposer d’une hydrosphère*, soit une large quantité d’eau liquide. C’est dans cette hydrosphère, qui offre par ailleurs une protection accrue contre les rayonnements nuisibles, que les molécules se retrouveront en concentration suffisante pour permettre des réactions chimiques en grande quantité. L’eau est de plus l’un des éléments nécessaires à de nombreuses interactions chimiques nécessaires à la vie (du moins dans une forme similaire à la nôtre).
Un autre élément probablement essentiel est une lithosphère*, c’est-à-dire une surface solide. L’agrégation de petites molécules en ensembles plus complexes semble en effet nécessiter une surface solide plutôt qu’un milieu liquide en mouvement permanent. De plus, la meilleure façon d’obtenir des concentrations élevées d’un composé chimique est de déposer ce composé dans une flaque et de laisser l’évaporation faire son travail.
Schéma mettant en évidence l'action de l'effet de serre
Condition 7: le rayonnement et l'effet de serre
C'est ce rayonnement qui retourne vers la Terre qui constitue l'effet de serre, il est à l'origine d'un apport supplémentaire de chaleur à la surface terrestre. Sans ce phénomène, la température moyenne sur Terre chuterait d'abord à -18 °C. Puis, la glace s'étendant sur le globe, l'albédo terrestre* augmenterait et la température se stabiliserait vraisemblablement à -100°C.
Lorsque le rayonnement solaire atteint l'atmosphère terrestre, une partie (environ 28,3 %) est directement réfléchie, c'est-à-dire renvoyée vers l'espace, par l'air, les nuages blancs et la surface claire de la Terre, en particulier les régions blanches et glacées comme l'Arctique et l'Antarctique, c'est l'albédo qui n'est pas représenté sur le schéma. Les rayons incidents qui n'ont pas été réfléchis vers l'espace sont absorbés par l'atmosphère (20,7 %) et /ou la surface terrestre (51%).
Si l'effet de serre était total sur terre, la température moyenne serait de +30°C
En cas d'absence de l'effet de serre, la temperature théorique serait de -17°C.
Sur terre, l'effet de serre est donc intermédiaire à ces deux valeurs, ce qui donne une température terrestre moyenne environnant les +15°C. Depuis 600 millions d'années, la temperature moyenne de la terre oscille entre 10°C et 25°C. Cela permet donc à l'eau d'exister essentiellement sous forme liquide et donc de faciliter l'existence de la vie (marine , végétale, terrestre) permettant ainsi le stockage du gaz carbonnique, facteur essentiel a la vie. L'atmosphere terrestre en contient 0,03% alors que les atmospheres de Mars et Venus dépourvues de vie en contiennent 95%.
Condition 8: la présence d'eau sous forme liquide
Notre planète est souvent qualifiée de "planète bleue ". De fait, plus de 70 % de la surface du globe est couverte d’eau liquide. Cela laisse penser que l’eau sous forme liquide est omniprésente.
En effet, il existe un lieu sur terre où l’eau liquide est quasiment inexistante : l’Antarctique. L ’Antarctique est constitué essentiellement d’eau solide : glace. Au contraire, l’eau liquide n'y est présente qu’en quantité infime.
Par conséquent, l’Antarctique n’abrite aucun être vivant. Seuls quelques mammifères tels les manchots vivent quelque temps sur la banquise. En revanche, on constate la présence de lichens. Ceci s’explique, en partie, par la présence d’une légère couche d’eau à la surface de la calotte glaciaire.
Grâce à un exemple concret, nous avons pu démontrer que l’eau est l’une des conditions nécessaires à la vie. On peut même affirmer que la vie n’aurait pu apparaître sans sa présence à l'état liquide.
Condition 9: les gaz
L'air sec au voisinage du sol est un mélange gazeux incolore et homogène. Il est approximativement composé en fraction molaire ou en volume de :
- 78,08 % de diazote ;
- 20,95 % de dioxygène ;
- moins de 1 % d'autres gaz dont :
Les gaz rares principalement de l'argon 0,93 %, du néon 0,0018 % (18 ppm), du krypton 0,00011 % (1,1 ppm), du xénon 0,00009 % (0,9 ppm) ; le dioxyde de carbone 0,038 % (380 ppm).
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