mars 28, 2024

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Une solution audacieuse pour lutter contre le changement climatique ?

Une solution audacieuse pour lutter contre le changement climatique ?

Un paysage lunaire poussiéreux, tel que visualisé par le Advanced Concepts Laboratory de la NASA. Crédit : NASA

Par une froide journée d’hiver, la chaleur du soleil est la bienvenue. Cependant, à mesure que l’humanité émet de plus en plus de gaz à effet de serre, l’atmosphère terrestre retient de plus en plus l’énergie du soleil et réchauffe régulièrement la Terre. Une stratégie pour inverser cette tendance consiste à intercepter une partie 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 suffisamment de rayonnement solaire, entre 1 et 2 %, afin d’atténuer les effets du réchauffement climatique.

Une étude menée par l’Université de l’Utah a exploré la possibilité d’utiliser la poussière pour se protéger de la lumière du soleil. Ils ont analysé les différentes propriétés des particules de poussière, les quantités de poussière et les orbites les mieux adaptées à l’ombre de la Terre. Les auteurs ont découvert que projeter de la poussière de la Terre vers une station en route au « point de Lagrange » Terre-Soleil (L1) serait plus efficace mais nécessiterait un coût et des efforts astronomiques. Une alternative consiste à utiliser de la poussière de lune. Les auteurs soutiennent que la libération de poussière lunaire de la Lune pourrait être un moyen bon marché et efficace de faire de l’ombre à la Terre.

La poussière est comme un pare-soleil

Libération simulée d’un flux de poussière entre la Terre et le Soleil. Ce nuage de poussière apparaît alors qu’il traverse le disque solaire, depuis la Terre. Des courants comme ceux-ci, y compris ceux libérés de la surface lunaire, pourraient agir comme un parapluie temporaire pour le soleil. Crédit : Ben Bromley/Université de l’Utah

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

« C’était la graine de l’idée », a déclaré Ben Bromley, professeur de physique et d’astronomie et auteur principal de l’étude.

Jet Halostream

Simulation de la poussière libérée de la station de cheminement au point de Lagrange 1. L’ombre au sol est exagérée pour plus de clarté. 1 crédit

a déclaré Scott Kenyon, co-auteur de l’étude du Center for Astrophysics | Harvard et Smithsonian.

L’article a été récemment publié dans la revue Climat PLOS.

abat-jour

L’efficacité globale du bouclier dépend de sa capacité à maintenir une orbite qui fait de l’ombre à la Terre. Sameer Khan, un étudiant de premier cycle et co-auteur de l’étude, a mené l’exploration initiale selon laquelle les orbitales pourraient piéger 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 la voulez.

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

Il y avait deux scénarios prometteurs. Dans le premier scénario, les auteurs placent une plate-forme spatiale au point de Lagrange L1, qui est 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 deux corps célestes, c’est pourquoi[{ » attribute= » »>James Webb Space Telescope (JWST) is located at L2, a Lagrange point on the opposite side of the Earth.

Moon Dust Jet

A simulation of dust launched from the moon’s surface as seen from Earth. Credit: Ben Bromley

In computer simulations, the researchers shot test particles along the L1 orbit, including the position of Earth, the sun, the moon, and other solar system planets, and tracked where the particles scattered. The authors found that when launched precisely, the dust would follow a path between Earth and the sun, effectively creating shade, at least for a while. Unlike the 13,000-pound JWST, the dust was easily blown off course by the solar winds, radiation, and gravity within the solar system. Any L1 platform would need to create an endless supply of new dust batches to blast into orbit every few days after the initial spray dissipates.

“It was rather difficult to get the shield to stay at L1 long enough to cast a meaningful shadow. This shouldn’t come as a surprise, though, since L1 is an unstable equilibrium point. Even the slightest deviation in the sunshield’s orbit can cause it to rapidly drift out of place, so our simulations had to be extremely precise,” Khan said.

In the second scenario, the authors shot lunar dust from the surface of the moon towards the sun. They found that the inherent properties of lunar dust were just right to effectively work as a sun shield. The simulations tested how lunar dust scattered along various courses until they found excellent trajectories aimed toward L1 that served as an effective sun shield. These results are welcome news, because much less energy is needed to launch dust from the moon than from Earth. This is important because the amount of dust in a solar shield is large, comparable to the output of a big mining operation here on Earth. Furthermore, the discovery of the new sun-shielding trajectories means delivering the lunar dust to a separate platform at L1 may not be necessary.

Just a moonshot?

The authors stress that this study only explores the potential impact of this strategy, rather than evaluate whether these scenarios are logistically feasible.

“We aren’t experts in climate change, or the rocket science needed to move mass from one place to the other. We’re just exploring different kinds of dust on a variety of orbits to see how effective this approach might be. We do not want to miss a game changer for such a critical problem,” said Bromley.

One of the biggest logistical challenges—replenishing dust streams every few days—also has an advantage. Eventually, the sun’s radiation disperses the dust particles throughout the solar system; the sun shield is temporary and shield particles do not fall onto Earth. The authors assure that their approach would not create a permanently cold, uninhabitable planet, as in the science fiction story, “Snowpiercer.”

“Our strategy could be an option in addressing climate change,” said Bromley, “if what we need is more time.”

Reference: “Dust as a solar shield” by Benjamin C. Bromley, Sameer H. Khan and Scott J. Kenyon, 8 February 2023, PLOS Climate.
DOI: 10.1371/journal.pclm.0000133

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