Si nous n'étions pas la première civilisation industrielle sur Terre, le saurions-nous un jour ?

Les Siluriens sont une espèce de créature ressemblant à un lézard qui est apparue dans l'émission télévisée culte de science-fiction. Dr Who . Ils ont acquis une expertise industrielle il y a environ 450 millions d'années, bien avant que les humains n'évoluent sur Terre.

Les Siluriens sont fictifs, bien sûr. Mais l'idée d'une vie préhistorique avancée est intrigante et soulève une variété de questions intéressantes. L'une d'entre elles n'est pas la moindre : si une civilisation industrielle avait existé dans le passé, quelles traces aurait-elle laissée ?

Aujourd'hui, nous obtenons une réponse grâce à Gavin Schmidt du NASA Goddard Institute for Space Studies à New York et à Adam Frank de l'Université de Rochester. Ces types ont un nom pour l'idée qu'une civilisation industrielle aurait pu précéder l'humanité : l'hypothèse silurienne. Ils étudient la signature que notre propre civilisation est susceptible de laisser derrière elle et se demandent si elle sera détectable dans des millions d'années. Leur conclusion est que notre impact probable sur la planète sera palpable mais à certains égards difficile à distinguer de divers autres événements dans les archives géologiques.

Leur travail a des implications intéressantes sur la façon dont nous devrions étudier la Terre et l'impact que nous avons sur elle. La recherche devrait également aider les astrobiologistes à décider quoi rechercher ailleurs dans l'univers.

Schmidt et Frank commencent par expliquer à quel point nous savons peu de choses sur la Terre antique. La partie la plus ancienne de la surface de la Terre est le désert du Néguev dans le sud d'Israël, qui a 1,8 million d'années. Les surfaces plus anciennes n'existent que dans les zones exposées ou à la suite d'opérations minières et de forage. Compte tenu de ces contraintes, la preuve de l'activité de Homo sapiens remonte à quelque 2,5 millions d'années, ce qui n'est pas si loin en termes géologiques.

Le fond de l'océan est également relativement jeune, car la croûte océanique est constamment recyclée. En conséquence, tous les sédiments océaniques sont postérieurs à la période jurassique et ont donc moins de 170 millions d'années.

Dans tous les cas, disent Schmidt et Frank, la fraction de vie qui se fossilise est infime. Les dinosaures ont parcouru la Terre pendant environ 180 millions d'années, et pourtant seuls quelques milliers de spécimens presque complets existent. L'homme moderne n'existe que depuis quelques dizaines de milliers d'années. Espèce aussi éphémère que Homo sapiens (jusqu'à présent) pourraient ne pas être du tout représentés dans les archives fossiles existantes, disent Schmidt et Frank.

Qu'en est-il des artefacts humains - routes, bâtiments, boîtes de haricots cuits au four et puces de silicium ? Ceux-ci aussi ont peu de chances de survivre longtemps, ou d'être trouvés même s'ils survivent. La zone d'urbanisation actuelle représente moins de 1% de la surface de la Terre, soulignent les chercheurs.

Nous concluons que pour les civilisations potentielles âgées de plus de 4 millions d'années environ, les chances de trouver des preuves directes de leur existence via des objets ou des exemples fossilisés de leur population sont faibles, disent-ils.

Mais il existe un autre type de preuves : notre civilisation laisse également une empreinte chimique.

Schmidt et Frank s'intéressent aux sociétés industrielles, qu'ils définissent comme celles capables d'extraire l'énergie de l'environnement. Selon cette définition, l'humanité est industrielle depuis environ 300 ans. Depuis le milieu du 18e siècle, les humains ont libéré plus de 0,5 billion de tonnes de carbone fossile via la combustion du charbon, du pétrole et du gaz naturel, disent Schmidt et Frank.

Cela a eu un impact significatif sur la planète. Étant donné que tout ce carbone était à l'origine biologique, il contient moins de carbone 13 que le réservoir beaucoup plus important de carbone inorganique. Le libérer, c'est donc modifier le ratio de C-13 et C-12, une signature qui devrait être visible dans les archives géologiques.

L'augmentation de température causée par ce dégagement de carbone est d'environ 1 °C. Cela aussi devrait avoir une signature observable : la façon dont il modifie le rapport isotopique de l'oxygène-18 dans les carbonates. L'agriculture et le cycle de l'azote dans les engrais modifient également la signature isotopique de l'azote.

L'agriculture et la déforestation augmentent l'érosion des sols, tout comme l'augmentation des précipitations due au réchauffement climatique. Les sédiments océaniques devraient donc également changer, grâce à l'érosion des sols qui se déverse dans la mer.

En plus de tout cela, l'utilisation de métaux tels que le plomb, le chrome, le rhénium, le platine et l'or a augmenté grâce aux activités minières. Et ceux-ci seront probablement rejetés dans l'océan à un rythme plus rapide qu'avant l'industrialisation.

Les humains modifient également les archives fossiles. Il y a eu une augmentation généralisée des petits animaux tels que les souris et les rats. Cela devrait être perceptible, tout comme le taux d'extinction accru d'autres espèces. Les extinctions de grands mammifères qui se sont produites à la fin de la dernière période glaciaire seront également associées au début de l'Anthropocène, expliquent Schmidt et Frank.

Ensuite, il y a les produits chimiques que nous fabriquons. L'humanité a rejeté de grands volumes de composés synthétiques chlorés dans l'environnement, ainsi que d'énormes volumes de plastiques. La durée pendant laquelle ces produits chimiques ou leurs produits dérivés seront détectables n'est pas claire.

Il y a même la possibilité d'une signature nucléaire, peut-être d'une guerre mettant fin à la civilisation. Curieusement, les effets d'une telle guerre pourraient ne pas durer longtemps en termes géologiques. Les demi-vies de la plupart de ces éléments sont tout simplement trop courtes pour être pertinentes à cette échelle de temps.

Deux exceptions possibles sont le plutonium-244, avec une demi-vie de 80,8 millions d'années, et le curium-247 avec une demi-vie de 15 millions d'années. [Ceux-ci] seraient détectables pendant une grande partie de la période de temps pertinente s'ils étaient déposés en quantités suffisantes, par exemple, à la suite d'un échange d'armes nucléaires, disent les chercheurs.

Schmidt et Franks concluent que l'existence de l'humanité devrait être visible dans les archives géologiques. La couche anthropocène dans les sédiments océaniques sera abrupte et multivariée, consistant en des pics spécifiques apparemment simultanés dans plusieurs proxys géochimiques, biomarqueurs, composition élémentaire et minéralogie, disent-ils.

Cependant, cette signature peut ne pas être unique. Les chercheurs ont identifié un certain nombre d'événements dans les archives géologiques qui ressemblent à l'impact que les humains ont (voir schéma). Par exemple, un changement global soudain s'est produit dans les niveaux d'isotopes de carbone et d'oxygène il y a environ 56 millions d'années lors d'un événement connu sous le nom de maximum thermique paléocène-éocène.

Cela a coïncidé avec une forte augmentation des niveaux de carbone et une augmentation de la température comprise entre 5 et 7 °C sur une période d'environ 200 000 ans, un simple éternuement en termes géologiques.

Personne ne sait ce qui a causé cet événement, mais une idée est qu'à cette époque, la roche ignée de l'Atlantique Nord s'est transformée en sédiment organique, le réchauffant et libérant du carbone. Cette province ignée de l'Atlantique Nord est devenue plus tard l'Islande et les masses terrestres connexes.

Ce n'est pas le seul changement inexpliqué dans la signature géologique. De nombreux autres changements de température, de dépôts de carbone, de salinité des océans, etc. attendent des explications. Il existe des similitudes incontestables entre les événements abrupts précédents dans les archives géologiques et la signature probable de l'Anthropocène dans les archives géologiques à venir, disent Schmidt et Frank.

Bien sûr, aucun de ces événements n'indique la présence d'une civilisation industrielle antérieure. L'hypothèse silurienne ne peut pas être considérée comme probable simplement parce qu'aucune autre idée valable ne se présente, disent Schmidt et Frank, qui tiennent à éviter toute spéculation sans contrainte.

Néanmoins, leurs travaux soulèvent des questions intrigantes et soulignent la valeur de recherches supplémentaires sur la durée de survie des composés synthétiques dans l'environnement. Nous recommandons une synthèse et une étude plus approfondies sur la persistance de sous-produits industriels uniques dans les environnements de sédiments océaniques, déclarent Schmidt et Frank, ajoutant : Existe-t-il d'autres classes de composés qui laisseront des traces uniques dans la géochimie des sédiments sur des échelles de temps de plusieurs millions d'années ?

C'est un travail intéressant écrit dans un journal divertissant. Il explore une idée inhabituelle qui a le potentiel de changer notre façon de penser l'humanité et place notre impact dans une perspective plus large. Il fournit également une base aux astrobiologistes qui étudient d'autres planètes.

Mars était autrefois beaucoup plus humide et plus chaud. S'il a jamais accueilli une société industrielle, cet article cartographie certaines des signatures qui pourraient apparaître dans les archives géologiques là-bas. Vénus, elle aussi, était de nouveau hospitalière. Ensuite, il y a les océans d'Europe et, finalement, les planètes autour d'autres étoiles.

Néanmoins, notre civilisation industrielle est peut-être unique dans l'univers. Mais ce qui est beaucoup plus excitant, c'est la possibilité qu'il ne s'agisse que d'un parmi tant d'autres, peut-être des millions d'autres. Schmidt et Frank ont ​​établi certaines des bases pour les trouver.

Réf : arxiv.org/abs/1804.03748 : L'hypothèse silurienne : serait-il possible de déceler une civilisation industrielle dans les archives géologiques ?

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