Sœur jumelle de la Terre et pourtant si différente, VénusVénus passionne les scientifiques pour les nombreux mystères qu'elle renferme sous son épaisse couche nuageuse. L'une des questions qui fait débat est de savoir si la planète a pu un jour posséder des océans d'eau liquide à sa surface. En d'autres termes : Vénus aurait-elle pu présenter des conditions d'habitabilité à un moment de son histoire ? Et si oui, pendant combien de temps ? Comme pour Mars, cette question est cruciale si l'on souhaite envisager la possibilité que la vie ait pu se développer sur ces planètes. Car la présence d'eau liquide semble être, dans ce contexte, une condition sine qua non.

Vénus, un enfer depuis le début ?

Aujourd'hui, il est clair que Vénus est un enfer totalement inhabitable. Son atmosphèreatmosphère est sèche, pauvre en oxygène, bourrée de CO₂ et terriblement surchauffée. Mais de nombreuses études suggèrent que cela n'a pas toujours été le cas. Le paysage vénusien aurait d'ailleurs pu être radicalement différent.

La surface de Venus vue par les sondes Venera 13 et Venera 14. © Soviet Space Agency, IPF APOD, Don P. Mitchell

Si certains modèles présentent Vénus comme inhabitable depuis sa formation, ayant rapidement perdu son oxygène durant la phase de cristallisation de son océan de magmamagma, d'autres modèles sont plus optimistes et se basent sur le principe que pendant sa jeunesse, le soleil aurait émis environ 30 % de radiations en moins qu'actuellement, permettant le maintien d'une température modérée à la surface de la planète. L'atmosphère aurait alors été plus fine et la présence d'eau liquide possible. Certaines études suggèrent même que cet état aurait pu perdurer jusque très récemment, c'est-à-dire jusqu’à 700 millions d’années, avant que l'effet de serreeffet de serre ne s'emballe et transforme Vénus en un véritable enfer.

De l’eau liquide possible il y a plus de 3 milliards d’années

Pour tester cette idée, une équipe de scientifiques a produit son propre modèle d'évolution en partant de l'idée que la planète a un jour possédé un climatclimat habitable. Les résultats, publiés dans PNAS, montrent cependant que si océan liquide il y a eu, cette situation se serait très rapidement dégradée et se serait terminée il y a plus de 3 milliards d'années. La profondeur des océans vénusiens n'aurait de plus jamais excédé les 300 mètres de profondeur. Il en résulte que Vénus aurait finalement été inhabitable durant plus de 70 % de son histoire, une estimation quatre fois plus longue que de précédentes études.

Est-ce que la courte durée durant laquelle Vénus aurait présenté des conditions favorables a pu suffire au développement d'une vie primitive ? Pour les scientifiques, ce n'est pas impossible.

Vénus n'a probablement jamais eu d'océan à sa surface !

Vénus, c'est l'une des quatre planètes rocheusesplanètes rocheuses de notre Système solaire. Il y règne une température étouffante. Et pas une goutte d'eau ne peut aujourd'hui y couler. Cela ne fait aucun doute. Mais pour les chercheurs, le passé de la planète reste mystérieux. Certains lui imaginent des océans. D'autres avancent que Vénus n'a jamais connu les conditions nécessaires à la formation de telles étendues d'eau liquide. Jérémy Leconte, chercheur au Laboratoire d'astrophysiqueastrophysique de Bordeaux, fait le point pour nous.

Article de Nathalie MayerNathalie Mayer publié le 16 octobre 2021

Aujourd'hui, Vénus est une planète sèche. Désertique. Pourtant les scientifiques se demandent si elle n'aurait pas, dans son passé, pu abriter un océan. Ressembler un peu plus à la Terre. « Non », conclut une étude réalisée par des chercheurs du CNRS et de l'université de Versailles Saint-Quentin.

Avant de raconter comment ces scientifiques français en sont arrivés là, il est bon de rappeler qu'une autre étude, publiée il y a quelques années déjà par des chercheurs américains, avait imaginé une Vénus couverte d’océans. Les simulations climatiquessimulations climatiques lancées à partir de là, avec une atmosphère semblable à celle que nous connaissons sur notre Terre, avaient alors montré que ces océans avaient tendance à s'évaporer, formant des nuagesnuages protecteurs, qui réfléchissent la lumièrelumière du Soleil. « Dans la zone dite substellaire, c'est-à-dire au point où le Soleil chauffe le plus fort, surtout, nous précise Jérémy Leconte, chercheur au Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux. Un peu comme ce qui se passe sur Terre, au niveau de l'équateuréquateur, en somme ».

Les travaux des chercheurs français ne viennent pas réellement en contradiction. « Nos confrères expliquent que si des océans ont existé sur Vénus, ils ont pu se maintenir, souligne Jérémy Leconte. Nous, nous nous sommes demandé si des océans avaient seulement pu se former sur Vénus. Et notre réponse est non ».

Des chercheurs du CNRS et de l’université de Versailles Saint-Quentin estiment que les conditions n’ont jamais été réunies sur Vénus pour que tombe la pluie. © Manchu, CNRS

Quelles chances de former un océan sur Vénus ?

« Lorsqu'elles se forment, les planètes se couvrent littéralement d'un océan de magma. Un magma qui dégaze beaucoup et entretient une atmosphère très épaisse constituée notamment de dioxyde de carbonedioxyde de carbone (CO₂) et de vapeur d’eau (H₂0). L'effet de serre est intense, nous décrit l'astrophysicienastrophysicien. Si la planète se refroidit suffisamment pour permettre à la vapeur d'eau de se condenser et à la pluie de tomber, des océans peuvent se former ». C'est ce qui s'est joué sur notre Terre.

Le modèle climatique sur lequel s'appuient les chercheurs français révèle que sur Vénus, les choses ne se sont pas du tout passées comme l'envisageait le scénario imaginé par l'étude américaine. « Le seul endroit de la planète sur lequel il ne faisait pas trop chaud, c'était du côté nuit. Et en plus, très haut dans l'atmosphère, du côté de la stratosphèrestratosphère. Des masses d'airmasses d'air chargées en vapeur d'eau ont pu y arriver depuis le côté jour. Elles ont alors formé des nuages, mais qui sont restés localisés du côté nuit. Ils n'ont donc pas pu avoir d'effet protecteur. Ils n'ont pas pu participer à rafraîchir Vénus. Pire, ils ont formé une sorte de bouclier thermique qui a même empêché la planète de se refroidir. La pluie n'a pas pu tomber. Aucun océan n'a pu se former. »

« Si on imagine le fait d'avoir des océans sur Vénus comme un lancer à pile ou face, l'étude américaine nous disait seulement que si la pièce tombe sur la tranche, elle a de fortes chances d'y rester. Très bien. Mais nous, nous disons... que la pièce a très peu de chance de tomber sur la tranche », poursuit Jérémy Leconte.

Les chances pour que Vénus ait pu former un océan sont de l’ordre de celles de voir une pièce tomber sur la tranche lorsque l’on tire à pile ou face. © DURIS Guillaume, Adobe Stock

En tirer des informations sur les autres planètes

Les astrophysiciens souhaitent désormais comprendre ce que cette étude peut avoir comme implication concernant les exoplanètesexoplanètes. Ils aimeraient fixer mieux les limites dans lesquelles il peut exister de l'eau liquide. « Savoir qu'il n'a jamais pu se former d'océan sur Vénus nous donne une indication précieuse, nous fait remarquer Jérémy Leconte. Nos travaux nous poussent à envisager que si notre Terre était née autour d'une étoileétoile telle qu'est notre Soleil aujourd'hui, elle n'aurait peut-être jamais pu se refroidir suffisamment pour former des océans. Ainsi, une exoplanète située à la même distance de son étoile que nous de la nôtre n'abrite pas nécessairement des océans. Il suffit que son étoile ait peu évolué -- comme c'est le cas des naines rougesnaines rouges, étoiles hôtes de la plupart des exoplanètes connues -- pour que cette planète n'ait jamais été en mesure de se refroidir suffisamment ».

Répondre à la question de potentiels océans passés sur Vénus pourrait aussi apporter des informations cruciales sur l'avenir de notre planète. « Des études nous ont déjà montré que la Terre pourrait, d'ici un milliard d'années -- un laps de temps qui reste à définir plus précisément --, perdre ses océans, nous explique l'astrophysicien. Par le passé, Vénus recevait un peu moins d'énergieénergie du Soleil. Du fait même de la nature de notre étoile qui gagne en luminositéluminosité au fil du temps. Un peu ce que notre Planète reçoit aujourd'hui. Dans le futur, la Terre recevra plus d'énergie du Soleil, un peu comme ce que Vénus reçoit aujourd'hui. C'est ainsi qu'en étudiant le passé de Vénus, nous pouvons espérer préciser si et quand notre Planète risque de perdre ses océans. »

Pour confirmer leurs résultats, les chercheurs français attendront néanmoins les données que pourront recueillir sur place les missions qui seront bientôt lancées vers Vénus. « Nous savons qu'il y a de la vapeur d'eau dans l'atmosphère de cette planète. Mais étonnamment peu. À peine de quoi imaginer des océans de quelques centimètres de fond. Nous pensons qu'il y a eu beaucoup plus d'eau dans l'atmosphère de Vénus à un moment donné de l'histoire. Mais qu'elle a fini par s'échapper vers l'espace, laissant derrière elle assez d'oxygène pour façonner cette atmosphère oxydée que nous lui connaissons », nous précise Jérémy Leconte.

« On peut imaginer que les nouvelles missions vers Vénus pourront mesurer la composition chimique de son atmosphère et même la composition isotopique de certains de ses éléments. C'est par exemple l'un des buts de la mission DAVINCI+ (NasaNasa). Avec l'idée de dater l'échappement de l'eau. S'il s'est produit tard dans la vie de la planète, on pourra imaginer que Vénus a abrité un océan et que c'est au moment où il s'est évaporé, lorsque le Soleil s'est trop réchauffé, que l'eau s'est échappéeéchappée de son atmosphère. S'il s'est produit plus tôt, cela pourrait constituer une preuve supplémentaire que Vénus n'a jamais pu abriter d'océan. C'est ce genre d'indices qu'il va désormais nous falloir réunir. »

La mission Veritas (Nasa) et la misson EnVision (Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne), quant à elles, réaliseront, par infrarougeinfrarouge, des mesures minéralogiques de la surface de Vénus. Or, certains minérauxminéraux ont besoin d'eau pour se former. Détecter leur présence serait une indication forte de la présence durable d'une eau liquide à la surface de la planète. « Dans ce cas, il nous faudrait expliquer non pas la stabilité des océans -- rappelez-vous, cela a été fait par l'étude américaine --, mais bien comment la vapeur d'eau a malgré tout pu se condenser pour en former au début de l'histoire de Vénus », nous glisse Emmanuel Marcq, chercheur à l'université de Verseilles Saint-Quentin, également auteur de l'étude, en guise de conclusion.