Une nouvelle étude montre que cette « petite » planète rouge pourrait jouer un rôle bien plus important que prévu dans l’évolution climatique à long terme de la Terre. Stephen Kane, professeur d'astrophysique planétaire à l'Université de Californie à Riverside, a découvert grâce à des simulations numériques que l'influence gravitationnelle de Mars sur les changements des paramètres orbitaux de la Terre et l'inclinaison de l'axe de rotation affecte directement de nombreux rythmes climatiques clés, y compris l'échelle de temps pour l'émergence et la fin des périodes glaciaires.

Mars ne mesure qu'environ la moitié du diamètre de la Terre et environ un dixième de la masse de la Terre. Elle a toujours été considérée comme une planète « légère ». Des études antérieures ont suggéré que certains rythmes climatiques enregistrés dans les sédiments du fond marin terrestre étaient liés à des perturbations gravitationnelles sur Mars. Ce point de vue a été autrefois remis en question. Kane a admis qu'il pensait au départ que l'impact de Mars était "très faible" et même difficile à identifier clairement dans les archives géologiques. Cette étude visait, dans une certaine mesure, à vérifier ses soupçons initiaux.

À cette fin, l’équipe de recherche a construit un modèle dynamique à long terme du système solaire pour simuler l’évolution de la forme orbitale de la Terre et de l’inclinaison de l’axe de rotation au fil du temps. Ces changements lents mais continus déterminent la répartition spatiale et temporelle de la lumière solaire à la surface et constituent la base physique du fameux « cycle de Milankovitch ». Les cycles de Milankovitch sont étroitement liés aux périodes glaciaires et régissent l’alternance de climats chauds et froids à l’échelle de plusieurs dizaines de milliers à plusieurs millions d’années. Au cours des 4,5 milliards d’années écoulées, la Terre a connu au moins cinq périodes glaciaires majeures, dont la plus récente a commencé il y a environ 2,6 millions d’années et se poursuit encore aujourd’hui.

La recherche montre que l'un des cycles climatiques d'environ 430 000 ans, entraîné principalement par l'attraction gravitationnelle de Jupiter et de Saturne, a été préservé dans les simulations indépendamment de la présence de Mars. Mais lorsque Mars a été « retirée » du modèle, deux autres rythmes importants – l’un avec un cycle d’environ 100 000 ans et l’autre avec un cycle d’environ 2,3 millions d’années – ont complètement disparu. Si la masse de Mars augmente dans la simulation, ces deux périodes seront raccourcies, ce qui indique que plus la masse de Mars est grande, plus l'impact sur l'orbite terrestre et le climat est fort.

Ces cycles à long terme affectent des paramètres clés tels que l'excentricité de l'orbite terrestre, le moment du périhélie terrestre et les changements d'inclinaison de son axe de rotation. Ils déterminent l’intensité du rayonnement solaire reçu à différentes latitudes au cours de différentes saisons, affectant ainsi l’expansion et le retrait des calottes glaciaires et les modèles climatiques plus larges à long terme. Les résultats de Kane montrent que Mars joue un rôle quantifiable dans bon nombre des liens ci-dessus et qu’elle n’est pas « insignifiante ». Il a souligné que, parce que Mars orbite plus loin et est relativement faiblement dominée par la gravité du soleil, sa perturbation gravitationnelle sur la Terre est plus « visible » et peut être considérée comme une « influence au-delà de sa taille ».

Ce qui est encore plus surprenant, c'est que les changements dans la masse de Mars modifient également le taux de changement de l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre. L'inclinaison actuelle de l'axe de rotation de la Terre par rapport à son plan orbital est d'environ 23,5 degrés, un angle qui oscille lentement sur de longues périodes. Les simulations montrent que lorsque la masse de Mars augmente, le taux de changement de l'inclinaison de la Terre diminue, un peu comme si l'on « ajoutait un stabilisateur » à l'axe de la Terre. L'équipe de recherche estime que cela signifie que Mars exerce non seulement une perturbation sur la forme orbitale, mais fournit également dans une certaine mesure un facteur de stabilisation supplémentaire pour l'attitude de rotation de la Terre.

Ce document de recherche a été publié dans les « Publications de la Société astronomique du Pacifique » (Publications de la Société astronomique du Pacifique), intitulé « La dépendance des cycles de Milankovitch terrestres sur la masse martienne ». L'article quantifie non seulement la contribution spécifique de Mars à l'évolution de l'orbite terrestre, mais fait également allusion à l'importance plus large de l'exoplanétologie : dans d'autres systèmes stellaires, ces « exoplanètes » de faible masse situées en dehors de la zone habitable peuvent également façonner discrètement la stabilité climatique d'une planète semblable à la Terre.

Kane a déclaré que lorsque les astronomes découvrent une planète semblable à la Terre dans la zone habitable autour d'autres étoiles, ils ne peuvent pas se concentrer uniquement sur la planète elle-même. La présence d'astéroïdes de type Mars sur son orbite externe affectera directement le rythme orbital et la stabilité de rotation de cette planète semblable à la Terre, affectant ainsi si son environnement climatique est adapté à l'existence à long terme de la vie.

La recherche ne peut s’empêcher de conduire à des « hypothèses alternatives » sur la propre histoire de la Terre. Les périodes glaciaires ont réécrit les modèles écologiques à plusieurs reprises au cours de l’histoire géologique, réduisant les forêts et élargissant les prairies, et entraînant une série de changements évolutifs clés, notamment la marche debout, l’utilisation d’outils et la collaboration sociale. Sans Mars, l’orbite terrestre manquerait plusieurs cycles climatiques importants. La question de savoir si les chemins évolutifs des humains et des autres espèces seraient complètement différents, et même « si nous existerions toujours comme nous le sommes aujourd’hui » sont devenues des questions ouvertes qui méritent d’être posées.