Une vidéo retrace les 4 milliards d'années d'évolution de la Terre en 4 minutes

Il y a environ 4,5 milliards d'années, un bloc de roche en fusion s’est formé dans le système solaire et a évolué jusqu’à devenir notre Terre actuelle. L’artiste et informaticien David A. Roberts a retracé l’histoire de cette évolution dans une simulation fascinante entièrement créée avec des shaders de fragment GLSL, qui font partie du langage de programmation graphique OpenGL. La vidéo de 4 minutes montre la progression d'un simulacre de Terre à travers les époques géologiques à une fréquence de 60 images par seconde. 

Roberts bricolait des simulations depuis un certain temps et l'idée de ce projet lui est venue quand il a découvert le jeu SimEarth (1990), qui fait partie de la série Sim, sur Internet Archive.

« SimEarth partait du principe quelque peu ambitieux de simuler des planètes semblables à la Terre, de leur origine à leur avenir lointain, mais était limité par le matériel informatique de l'époque. J'ai donc voulu créer quelque chose de similaire en exploitant la puissance des processeurs graphiques modernes, explique Roberts. En fait, j'ai d'abord créé un mini-jeu qui permet de modifier le sol de manière interactive pour voir comment cela affecte le climat et l'écologie de la simulation. Ensuite, j'ai créé une histoire visuelle qui se déroule automatiquement, en me disant que ce serait un peu plus facile à comprendre pour les gens. »

La simulation commence par montrer les débuts torturés de la Terre en tant que protoplanète, alors qu'elle baignait encore dans la soupe de la formation planétaire. On passe ensuite à une vaste carte illustrant les origines et la dynamique de la tectonique des plaques, le processus par lequel les plaques continentales se déplacent sur la Terre. À partir de là, une palette de couleurs entièrement différente est introduite pour montrer comment l'eau sculpte et érode ces continents et comment les couches d'atmosphère et les cycles climatiques affectent le sol de la Terre. 

Roberts a créé la simulation sur son temps libre, en l'espace de quelques mois, et l'a soumise en 2018 au concours Shadertoy. Sur son blog, il décrit en détail le développement, qui a commencé par des processus complexes d'analyse de l'érosion hydrique, puis s'est étendu à la tectonique des plaques, aux modèles écologiques et aux systèmes climatiques.

« La simulation du climat a été particulièrement difficile à approcher de manière raisonnable et réaliste sans recourir à un superordinateur, explique Roberts. Je me suis notamment inspiré du modèle climatique simple de Monash. Même si je n'ai pas pu l'utiliser tel quel car il nécessite beaucoup de données réelles (il ne fonctionne donc pas avec des planètes simulées), cela m'a montré qu'il était possible de réaliser des approximations simples mais réalistes. »

Finalement, ces processus planétaires interconnectés ont créé les conditions propices à la vie telle que nous la connaissons, et la vie, à son tour, a profondément façonné le monde. Vers la fin de la simulation de Roberts, les effets d'une civilisation high-tech deviennent évidents sur la Terre virtuelle, entre les lumières des villes visibles depuis l'espace et les émissions de gaz à effet de serre qui affectent le climat mondial.

« La dernière section a pour but d'illustrer un avenir possible, aussi improbable soit-il, poursuit Roberts. Je voulais que ce soit dramatique, donc j’ai choisi d'illustrer un futur extrême, où chaque goutte de combustible fossile était brûlée, mais j'ai essayé de garder l'effet réaliste, en me basant sur des articles scientifiques. »

Le rendu des processus de la Terre, associé à une musique entraînante, constitue une pause relaxante dans la vie quotidienne. Roberts n'a pas produit la simulation dans le but d'envoyer un message spécifique, mais pour raconter une histoire visuelle intéressante de notre planète et de ses habitants.

« Mon objectif, je pense, était davantage d'aider les gens à voir par eux-mêmes à quel point les systèmes qui régissent la Terre sont intimement liés, et comment des changements dans l'un d'eux affectent les autres, dit-il. Je pense que l'éducation est plus efficace lorsque les gens peuvent comprendre certains mécanismes par eux-mêmes, plutôt que de se faire dire quel est le consensus scientifique à ce sujet. »

« Je pense que les simulations sont un outil très puissant pour aider les gens à avoir une compréhension intuitive d'un système, surtout s'ils peuvent modifier eux-mêmes les paramètres et voir les résultats qu'ils obtiennent, conclut Roberts. Le projet n'a pas encore atteint ce niveau d'interactivité, mais j’y reviendrais peut-être bientôt. »

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