La géo-ingénierie pour refroidir la Terre : la poussière spatiale comme bouclier solaire de la Terre

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Par une froide journée d’hiver, la chaleur du soleil est la bienvenue. Pourtant, à mesure que l’humanité émet de plus en plus de gaz à effet de serre, l’atmosphère de la Terre emprisonne de plus en plus l’énergie du soleil et augmente régulièrement la température de la Terre. Une stratégie pour inverser cette tendance consiste à intercepter une fraction de la lumière solaire avant qu’elle n’atteigne notre planète. Pendant des décennies, les scientifiques ont envisagé d’utiliser des écrans, des objets ou des particules de poussière pour bloquer juste assez du rayonnement solaire – entre 1 et 2 % – pour atténuer les effets du réchauffement climatique.

Une étude dirigée par l’Université de l’Utah a exploré le potentiel de l’utilisation de la poussière pour protéger la lumière du soleil. Ils ont analysé différentes propriétés des particules de poussière, les quantités de poussière et les orbites qui seraient les mieux adaptées pour ombrager la Terre. Les auteurs ont découvert que le lancement de la poussière de la Terre vers une station de passage au « point de Lagrange » entre la Terre et le soleil (L1) serait le plus efficace mais nécessiterait des coûts et des efforts astronomiques. Une alternative consiste à utiliser de la poussière de lune. Les auteurs soutiennent que le lancement de poussière lunaire depuis la lune pourrait être un moyen bon marché et efficace d’ombrager la Terre.

L’équipe d’astronomes a appliqué une technique utilisée pour étudier la formation des planètes autour d’étoiles lointaines, leur objectif de recherche habituel. La formation des planètes est un processus désordonné qui soulève beaucoup de poussière astronomique qui peut former des anneaux autour de l’étoile hôte. Ces anneaux interceptent la lumière de l’étoile centrale et la retransmettent de manière à ce que nous puissions la détecter sur Terre. Une façon de découvrir les étoiles qui forment de nouvelles planètes est de rechercher ces anneaux poussiéreux.

« C’était la graine de l’idée ; si nous prenions une petite quantité de matière et que nous la placions sur une orbite spéciale entre la Terre et le Soleil et que nous la cassions, nous pourrions bloquer beaucoup de lumière solaire avec une petite quantité de masse,  » a déclaré Ben Bromley, professeur de physique et d’astronomie et auteur principal de l’étude.

« Il est étonnant d’imaginer comment la poussière de lune – qui a mis plus de quatre milliards d’années à se générer – pourrait aider à ralentir l’augmentation de la température de la Terre, un problème qui nous a pris moins de 300 ans à se produire », a déclaré Scott Kenyon, co-auteur. de l’étude du Centre d’Astrophysique | Harvard & Smithsonian.

L’article a été publié le mercredi 8 février 2023 dans la revue PLOS Climat.

Projeter une ombre

L’efficacité globale d’un bouclier dépend de sa capacité à maintenir une orbite qui projette une ombre sur la Terre. Sameer Khan, étudiant de premier cycle et co-auteur de l’étude, a mené l’exploration initiale dans laquelle les orbites pourraient retenir la poussière en position suffisamment longtemps pour fournir un ombrage adéquat. Le travail de Khan a démontré la difficulté de garder la poussière là où vous en avez besoin.

« Parce que nous connaissons les positions et les masses des principaux corps célestes de notre système solaire, nous pouvons simplement utiliser les lois de la gravité pour suivre la position d’un pare-soleil simulé au fil du temps pour plusieurs orbites différentes », a déclaré Khan.

Deux scénarios étaient prometteurs. Dans le premier scénario, les auteurs ont positionné une plate-forme spatiale au point de Lagrange L1, le point le plus proche entre la Terre et le soleil où les forces gravitationnelles s’équilibrent. Les objets aux points de Lagrange ont tendance à rester le long d’un chemin entre les deux corps célestes, c’est pourquoi le télescope spatial James Webb (JWST) est situé à L2, un point de Lagrange sur le côté opposé de la Terre.

Dans des simulations informatiques, les chercheurs ont projeté des particules de test le long de l’orbite L1, y compris la position de la Terre, du soleil, de la lune et d’autres planètes du système solaire, et ont suivi où les particules se sont dispersées. Les auteurs ont découvert que lorsqu’elle était lancée avec précision, la poussière suivrait un chemin entre la Terre et le soleil, créant ainsi de l’ombre, au moins pendant un certain temps. Contrairement au JWST de 13 000 livres, la poussière a été facilement emportée par les vents solaires, le rayonnement et la gravité dans le système solaire. Toute plate-forme L1 devrait créer un approvisionnement sans fin de nouveaux lots de poussière à envoyer en orbite tous les quelques jours après la dissipation de la pulvérisation initiale.

« Il était plutôt difficile de faire en sorte que le bouclier reste à L1 assez longtemps pour projeter une ombre significative. Cela ne devrait pas être une surprise, cependant, puisque L1 est un point d’équilibre instable. Même la moindre déviation de l’orbite du pare-soleil peut causer qu’il dérive rapidement hors de propos, nos simulations devaient donc être extrêmement précises », a déclaré Khan.

Dans le deuxième scénario, les auteurs ont projeté de la poussière lunaire de la surface de la lune vers le soleil. Ils ont découvert que les propriétés inhérentes de la poussière lunaire étaient parfaites pour fonctionner efficacement comme un pare-soleil. Les simulations ont testé la façon dont la poussière lunaire se dispersait le long de différentes trajectoires jusqu’à ce qu’elles trouvent d’excellentes trajectoires dirigées vers L1 qui servaient de pare-soleil efficace. Ces résultats sont une bonne nouvelle, car il faut beaucoup moins d’énergie pour lancer de la poussière depuis la Lune que depuis la Terre. Ceci est important car la quantité de poussière dans un écran solaire est importante, comparable à la production d’une grande exploitation minière ici sur Terre. De plus, la découverte des nouvelles trajectoires de protection solaire signifie que la livraison de la poussière lunaire à une plate-forme séparée à L1 peut ne pas être nécessaire.

Juste un coup de lune ?

Les auteurs soulignent que cette étude explore uniquement l’impact potentiel de cette stratégie, plutôt que d’évaluer si ces scénarios sont réalisables sur le plan logistique.

« Nous ne sommes pas des experts du changement climatique ou de la science des fusées nécessaires pour déplacer la masse d’un endroit à l’autre. Nous explorons simplement différents types de poussière sur une variété d’orbites pour voir à quel point cette approche pourrait être efficace. Nous faisons ne voulons pas manquer un changeur de jeu pour un problème aussi critique », a déclaré Bromley.

L’un des plus grands défis logistiques – la reconstitution des flux de poussière tous les quelques jours – présente également un avantage. Finalement, le rayonnement solaire disperse les particules de poussière dans tout le système solaire ; le bouclier solaire est temporaire et les particules de bouclier ne tombent pas sur Terre. Les auteurs assurent que leur approche ne créerait pas une planète inhabitable et froide en permanence, comme dans l’histoire de science-fiction « Snowpiercer ».

« Notre stratégie pourrait être une option pour lutter contre le changement climatique », a déclaré Bromley, « si nous avons besoin de plus de temps ».

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