Le lien entre dioxyde de carbone et réchauffement climatique expliqué par un phénomène quantique

Depuis 1896, on sait que le dioxyde de carbone piégé dans l’atmosphère a pour conséquence le réchauffement de la planète. C’est plus précisément grâce aux travaux du chimiste suédois Svante Arrhenius, qui s’est appuyé sur les travaux du Français Joseph Fourier, que les effets des gaz à effet de serre sont connus. Et, depuis des décennies, les scientifiques n’ont eu de cesse de confirmer cette découverte et d’en découvrir tous les détails.

Les modèles climatiques les plus avancés sont formels. Chaque fois que la concentration de CO₂ dans l’atmosphère double, la température de la Terre augmente entre 2 et 5 degrés Celsius. Mais comment explique cette échelle logarithmique ? Trois physiciens ont découvert dernièrement que cet effet de serre provient d’une particularité de sa structure quantique. Un phénomène appelé « résonance de Fermi », mis en avant au printemps dernier. « Le moment où nous avons écrit les termes de cette équation et constaté que tout s’emboîtait, c’était assez incroyable, a souligné Robin Wordsworth, auteur principal de l’étude. C’est un résultat qui nous montre enfin à quel point la mécanique quantique est directement liée à la réalité globale. »

Pourquoi le dioxyde de carbone réchauffe-t-il la Terre ?

Lorsque nous brûlons des ressources fossiles comme le pétrole ou le charbon, du CO₂ est libéré dans l’air. Ce gaz a une propriété spéciale : il retient la chaleur du Soleil, ce qui réchauffe la Terre. Mais pourquoi le CO₂ piège-t-il autant de chaleur ? Les scientifiques ont découvert que cela vient de la manière dont les molécules de CO₂ bougent.

Elles peuvent vibrer d’une façon très spécifique, ce qui les rend capables d’absorber et de garder beaucoup de chaleur. À l’instar d’une couverture qui garde la chaleur de notre corps quand il fait froid. Et, plus nous ajoutons de CO₂ dans l’atmosphère (ou de couvertures sur un lit), plus il y a de chaleur qui reste emprisonnée. Il finit par faire trop chaud…

Quand la structure quantique du CO₂ s’en mêle

Un article publié par Quanta Magazine révèle qu’un phénomène, appelé « résonance de Fermi », permet de mieux expliquer ce lien entre CO₂ et réchauffement climatique. Pourquoi lorsque la concentration en dioxyde de carbone double, le réchauffement de la planète est de l’ordre de 2 à 5 °C ? Au printemps dernier, une équipe de scientifiques, dirigée par Robin Wordsworth de l’Université Harvard, a trouvé une réponse. Ils ont découvert pourquoi la molécule de CO₂ est si efficace pour piéger la chaleur. C’est une étrange particularité dans la structure quantique de la molécule qui explique pourquoi elle est un gaz à effet de serre si puissant. Et pourquoi l’émission de davantage de carbone dans le ciel entraîne le changement climatique. Les résultats de cette étude sont parus dans The Planetary Science Journal.

Concrètement, la résonance de Fermi est un phénomène quantique où deux types de vibrations d’une molécule, comme le CO₂, interagissent pour créer un effet unique. Ces vibrations se combinent de manière à permettre au dioxyde de carbone d’absorber plus efficacement la chaleur (lumière infrarouge) de la Terre. Cette forme unique de la structure quantique vient donc expliquer l’échelle logarithmique établie. Et conforter les travaux des chercheurs sur le réchauffement climatique.

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