PRÉCAMBRIEN - 4,6 Milliards à - 542 Millions d'A : 0 à 4,058 Milliards d'A

HADÉEN : de -4,56 à -4 Milliards d'A ou de 0 à 560 Millions d'A

L'Hadéen n'est pas une période géologique en tant que telle. Il représente la partie de l'histoire de notre planète depuis sa naissance jusqu'à l'apparition des premières formes de vie. Aucune roche sur la terre n'est aussi vieille - excepté les météorites.

Formation du Système Solaire (-4,6 Ga) et de la Terre (-4,56 Ga)

Le Système Solaire s'est formé il y a 4,6 Milliards d'années, (9,14 Milliards d'années après le Big Bang) et la Terre, il y a environ 4,560 milliards d'années.

Que la lumière soit, et la lumière fut... Notre histoire commence il y a environ 4,6 Milliards d'années, avec un nuage de gaz en rotation. Celui-ci se contracte et en son centre se forme un Soleil. Autour de lui, des particules de matières gravitent et vont former progressivement des planètes. Pendant l'Hadéen, le Système solaire se formait, probablement à partir d'un grand nuage du gaz et de poussière en rotation autour du Soleil, est appelé : disque d'accrétion.
Le Soleil s'est formé dans un tel nuage de gaz et de poussières, se contractant sous l'action de la gravité jusqu'à ce que les réactions nucléaires enclenchent la fusion et dégage lumière et chaleur. Pendant la naissance du Soleil, les poussières environnantes, qui ne représentaient plus que le 1/1000 du nuage de départ, le Soleil ayant absorbé tout le reste (99,867 %), ont commencé à fusionner par gravitation dans des amoncellements de plus en plus grands, qui ont continué à s'agréger dans des planètésimaux, puis dans des planètes, la poussière restante formant astéroïdes et comètes. Il y a 4,6 milliards d'années, le Soleil mijotait les 92 éléments chimiques classifiés par Dmitri Ivanovitch Mendeleïev en 1869.

Orbites Planétaires : -4,55 à ...

ORBITES PLANÉTAIRES : UN AVENIR SANS CERTITUDE

Les mouvements des planètes autour du Soleil évoquent un ballet parfait. Pourtant la prédiction exacte de leurs orbites dans un avenir lointain reste impossible. Au delà de 100 millions d'années, il devient impossible de connaitre précisément l'orbite de la Terre. "Imaginez l'incertitude sur la position de la Terre à l'origine, il y a 4,5 milliards d'années"... Les phénomènes de résonance entre les lents mouvements de précession des orbites de la Terre et de Mars, d'une part, et entre celles de Mercure, Vénus et Jupiter d'autre part, expliquent le mouvement chaotique des planètes intérieures.

UNE INCLINAISON HASARDEUSE

Seul un résultat statistique, calculé sur plusieurs milliers de conditions initiales voisines, permet d'évaluer la probabilité que la Terre soit dans une configuration donnée lorsque l'on s'éloigne dans le temps. La révélation du mouvement chaotique de la Terre rend donc illusoire l'espoir de déduire de l'évolution de l'orbite de la Terre les variations de l'ensoleillement à sa surface, et par extension son climat, au cours des temps géologiques. Mais l'ensoleillement dépend aussi de l'orientation de l'axe de rotation de la Terre (l'obliquité), et d'autres travaux de Jacques Laskar ont mis en lumière le rôle stabilisateur joué par la Lune sur l'obliquité terrestre. En limitant les variations climatiques, la Lune aurait favorisé un environnement propice au développement et à l'évolution de la vie... Malheureusement, du fait de l'éloignement de la Lune, - environ 3,5 centimètres par an -, la Terre perdra inexorablement ce précieux effet régulateur. "Dans 1,5 milliard d'années, la Lune sera tellement éloignée de la Terre que l'inclinaison de notre planète deviendra elle-même chaotique, et pourra, en quelques millions d'années, prendre n'importe quelle valeur entre 0 et 85°", prédit Jacques Laskar. Des résultats aux implications directes dans la recherche d'exoterres. "Imaginons que l'on trouve un système solaire comme le nôtre, avec une planète occupant une position similaire à celle de la Terre par rapport au Soleil, s'il n'y a pas l'équivalent de notre Lune en orbite autour de cette planète, son inclinaison ne sera pas stable". Et la probabilité d'y découvrir une trace de vie sera d'autant plus mince.

B.B. - SCIENCE & VIE Hors Série > Décembre > 2006

Terre Primitive : Nouveau Scénario des Origines

Une longue enfance de plus de 500 millions d'années, enveloppée d’un océan de magma brûlant : telle était jusqu'ici l’image des origines de la Terre. Mais en analysant les isotopes radioactifs de minéraux très anciens, des géologues ont réécrit le récit de sa génèse...

Repéres : La Surface de la Terre, depuis sa formation, est continûment remaniée par la tectonique des plaques, l'activité volcanique, la composition de l'atmosphère... Ce qui laisse dans le sous-sol des traces caractéristiques, grâce auxquelles les géologues ont construit une chronologie, divisée en éons, ères, pèriodes, époques et âges. L'Hadéen (de -4,56 à -4 milliards d'années), premier des éons, est vu comme infernal, la surface de la Terre étant encore brûlante.

Contrairement au récit biblique, notre planète fut d'abord un enfer. Peu après que les fragments rocheux du système solaire se furent agrégés en planètes, il y a 4,56 milliards d’années, la Terre n'avait rien du globe bleu que nous connaissons. À sa surface, et jusqu'à 1000 kilomètres de profondeur, s'étalait un océan de roches fondues par la chaleur résiduelle du processus de formation. Ni continents ni montagnes, encore moins d'océans, mais un magma d’un seul tenant, habillant la sphère terrestre d'un manteau rougeoyant. Un magma que des nuées de météorites criblaient de surcroît de cratères brûlants. Quand les géologues ont commencé à esquisser l'histoire de la prime enfance de notre planète un nom s’est imposé, celui du maitre mythique des enfers : Hadès. En 1972, l'Américain Preston Cloud a ainsi baptisé "Hadéen" le premier éon, courant de la naissance de la Terre à la formation des premières roches à sa surface, enfin refroidie, il y a 4 milliards d'années. L'Hadéen a ainsi fait commencer l'histoire de la Terre par un chapitre infernal de plus de 500 millions d'années.

UNE ANALYSE TRÈS DÉLICATE

Si l'Hadéen se termine officiellement il y a 4 milliards d'années, c'est que les géologues pensaient, jusqu'à récemment, qu'il leur serait à jamais impossible de retrouver des roches plus anciennes. Tout ce qui a précédé, pensaient-ils, a dû disparaître pour toujours dans l'océan de magma des origines. C'était sans compter la découverte, ces dernières années, de rares minéraux, enserrés dans des roches parmi les plus anciennes du globe. Surprise, ils témoignent de l'existence de roches solides à la surface de la Terre bien avant la fin présumée de l'Hadéen, la même où le magma était jusqu'ici réputé régner en maître. Et ces derniers mois, l'analyse poussée de ces reliques minérales - des échantillons entiers de roches, gneiss ou granits, et d'infimes échantillons de zircons, silicates très résistants - a fini par dresser le portrait d'une enfance planétaire bien plus apaisée. En clair, l'Hadéen n'aurait duré que 150 millions d'années (et non 500 millions) après la formation de la planète, avant de laisser place à une Terre primitive froide.
"En 2001, lorsqu'on a découvert pour la première fois des zircons vieux de 4,4 milliards d'années, c'était une toute nouvelle hypothèse, raconte John Valley de l'université du Wisconsin-Madison (Etats-Unis). Mais aujourd'hui, elle est très largement acceptée". C'est que l'analyse de ces véritables reliques est extrêmement délicate, et le témoignage qu'elles portent, bien fragile. Les minéraux retrouvés ont-ils été remaniés par les transformations successives de la surface terrestre ? Ont-ils été contaminés par d'autres roches ? Se sont-ils dégradés ? Les méthodes de datation permettent, enfin, d'apporter des réponses précises. "Quand j'étais étudiant, dans les années 1970, les fossiles que contenaient les roches étaient le seul moyen de les dater", se souvient Hervé Martin, du laboratoire Magmas et volcans (Clermont-Ferrand). Puis les zircons, capables, grâce à leur extrême résistance, de traverser le temps sans s'altérer, sont devenus le meilleur moyen d'estimer l'âge des roches qui les abritent à partir des années 1980. "À l'époque, il fallait extraire beaucoup de zircons de plusieurs kilogrammes de roches, ce qui prenait des jours, poursuit le géologue. Aujourd'hui, on peut en dater plusieurs dans la même journée grâce à la mesure in situ qui apporte aussi une plus grande précision". En pratique, les chercheurs peuvent compter sur des instruments qui traquent la moindre nuance chimique au cœur même des matériaux. Aux premiers rangs desquels les microsondes ioniques et les sondes atomiques tomographiques. Les premières donnent la composition chimique des minéraux au micromètre près, les secondes au nanomètre près. Une résolution suffisamment fine pour reconstituer très précisément l'histoire chimique des minéraux étudiés. Outre qu'ils livrent l'âge de leur propre formation - qui peut être bien antérieure à l'âge de la roche dans laquelle ils sont découverts-, ces minéraux recèlent des indices qui renseignent les chercheurs sur l'environnement de l'époque, via les isotopes radioactifs qu'ils abritent. C'est ainsi que l'équipe de John Valley, en analysant le dosage précis des isotopes de l'oxygène, de l'uranium, du thorium et du plomb dans un zircon découvert dans l'ouest de l'Australie, a apporté la preuve de la présence d'océans et de continents durant l'Hadéen. Les chercheurs ont découvert que la roche d'origine du zircon a subi une altération à basse température avant de fondre, ce qui requiert la présence d'eau liquide en surface.
Grâce au même type d'analyse, Hanika Rizo Garza et ses collègues du laboratoire Magmas et volcans ont découvert, dans des basaltes d'Isua, des roches du Groenland vieilles de 3,8 milliards d'années, la preuve que l'océan de magma de l'Hadéen a pu cristalliser très rapidement, formant des roches solides dès 4,47 milliards d'années. Une poignée d'autres échantillons a permis d'établir que cette croûte primitive a pu résister au bombardement intense de météorites, qu'un champ magnétique était déjà présent il y a 4,45 milliards d'années et qu'il a donc pu exister a l'état d'embryon dès l'Hadéen... (infographie ->), esquissant un nouveau récit de la genèse terrestre, où l'enfer se réduit à un bref épisode.

UNE RÉÉCRITURE INACHEVÉE

Et cette réécriture des premiers âges se poursuit. Les terrains du Grand Nord sont ceux qui cristallisent le plus d'espoir. Au Groenland, par exemple, certaines roches sont emprisonnées sous des calottes de glace amenées à fondre avec le réchauffement climatique. Une manne inédite et potentiellement exploitable. Mieux encore : une étude américaine a révélé il y a quelques mois que seule une partie de la planète aurait fondu lors de l'impact avec un objet céleste géant qui a donné naissance à la Lune, il y a environ 4,5 milliards d'années. Les traces de cette collision n'ont donc peut-être pas disparu et ouvrent de nouvelles pistes. Repoussant ainsi les limites temporelles dans la quête de la Terre des origines.

La Date d'Apparition de la Vie Encore Repoussée ?

Les plus vieilles traces de vie auraient été retrouvées dans des sédiments de 3,8 milliards d'années au Groenland (la découverte est controversée). Si les plus anciens fossiles d'êtres vivants connus sont des microbes âgés de 3,5 milliards d'années, les restes fossilisés ne sont pas la seule trace que la vie primitive ait pu laisser. Les bactéries consommant du carbone, elles peuvent altérer l'équilibre de ses isotopes. C'est ce qui a été observé dans les sédiments du Groenland. Les analyses chimiques et géologiques se sont multipliées. Sans certitude. Car, comme le souligne Pascal Phillipot, de l'IPG de Paris, les mesures isotopidues du carbone ne constituent pas forcément une preuve : "L'intense métamorphisme (modifications chimiques et structurelles) qu'ont subi les roches à 500 °C a pu les déstabiliser. Mais il y a tous les moyens d'imaginer que la vie était déjà possible". Et elle pourrait même être plus ancienne. Car si les fossiles de 3,5 milliards d'années attestent d'une vie déjà complexe, c'est qu'elle a commencé à se développer plus tôt, peut-être même à l'Hadéen, qui abritait eau et terres émergées.

L.G. - SCIENCE & VIE N°1168 > Janvier > 2015

Naissance de la Lune : -4,533 à -4,00 Ga

Il y a 4,533 milliards d'années, la Terre subit un des chocs les plus violents de son histoire. Percutée par un objet celeste de la taille de Mars appelée Théia, elle se reconstruit en quelques millions d'années seulement et acquiert peu à peu la structure qu'on lui connait actuellement.

Partiellement pulvérisée par un planétoïde, la Terre n'est plus qu'un empire de laves où la température approche les 2000°C en surface, et les 5000°C aux abord du noyau.

La Lune est l'astre le plus proche de nous. Grâce à sa présence, elle assure notre survie. Issue de la rencontre explosive entre une proto-planète et la proto-Terre, son rôle bénéfique de stabilisateur permet, à la Terre, d'avoir peu de variation autour de son axe de rotation. 380.000 km séparent les 2 astres. D'autre part, l'effet bénéfique des marées a permis à la vie de sortir des océans. La Lune fut longtemps vénérée comme déesse. Elle a toujours été détentrice de pouvoirs surnaturels. C'est l'astre le plus indispensable à la stabilité de la Terre. Les croissants de Terre et de Lune sont identiques, la lumière du Soleil venant de la même direction pour les deux astres, Hipparque mesura le premier, le diamètre de la Lune et évalua son éloignement à 30 fois le diamètre de la Terre. Mais pendant 1400 ans, tout fut oublié. Copernic (1473-1543) se déclara partisan de l'héliocentrisme d'Aristaque et ce n'est qu'en 1609 que Galilée pointa sa lunette vers la Lune. Avec un grossissement de 3 pour la distance et 9 pour la surface, il découvrit les cratères, qu'il compara aux yeux sur une queue de paon. La première carte fut dessinée par le polonais Johannès Herwel en 1638. Sur les 250 noms qui figurés sur cette carte, seuls 8 furent conservés, dont les Apennins.

La Lune est en orbite autour de la Terre à une distance moyenne de 384.400 km variant de 356 375 à 406 720 km. Elle se déplace à la vitesse de 1,023 km/s (3700 km/h). En application de la 3ème loi de Kepler (le cube du ½ grand axe est égal au carré des périodes), elle tourne autour de la Terre en 28,5 jours en moyenne.
- 3ème loi de Kepler (1619) - C'est la plus importante, car elle permet de calculer les distances planétaires au Soleil. Elle donne une valeur relative qu'il faut multiplier par l'unité astronomique (UA), correspondant à la distance Terre - Soleil, soit 149.597.870 km.
Un satellite artificiel à 275 km décrit une orbite autour de la Terre en 90 mn et une orbite de 24 h sera effectuée à 35.934 km de la Terre, en prenant un rayon de 6400 km. Cette orbite sera appelée géosynchrone. Le satellite sera toujours au-dessus du même point. Ce calcul, appliqué à la Lune, indique que sa place n'est pas due au hasard.

Elle nous montre toujours la même face car sa révolution sidérale est égale à sa rotation sidérale. Elle est stabilisée par gradient de gravité. Il en est ainsi pour tous les satellites de toutes les planètes. C'est une révolution synchrone, conséquence du freinage de la rotation par effet de marée. Le moment cinétique devant se conserver, les marées ralentissent la rotation de la Terre, tandis que la Lune s'en éloigne de 3,8 cm/an. Il y a 1 milliard d'années, elle se trouvait à 280.000 km de la Terre. Ces chiffres sont issus des mesures au laser depuis le Cerga situé sur le plateau de Calern sur les hauteurs de Grasse (Alpes maritimes). Un faisceau laser est tiré sur les réflecteurs laissés sur la Lune par les missions américaines et soviétiques.
Dans quelque milliards d'années, la Terre et la Lune se feront peut-être toujours face et le futur jour terrestre sera égal au mois futur : 50 jours. Quelles dures journées attendent nos descendants, s'ils sont toujours là, car le climat aura sérieusement changé. Une moitié de la Terre verra notre satellite, l'autre pas. Mais le Soleil jouera les perturbateurs et la durée de la journée tendra à celle de l'année. Une autre découverte vient de contre-carrer ce scénario. Jacques Lascar du CNRS, qui étudie le rôle du chaos déterministe, vient de découvrir que la Lune quitterait le domaine terrestre dans une période supérieure au milliard d'années.

LA THÉORIE DU GRAND IMPACT

L'origine de la Lune : -4,50 à -4 Ga : La lune serait née de la collision entre notre Terre en formation et un projectile de la taille de Mars. Des observations et simulations numériques se penchent sur cet évènement et sur ce qui en a découlé...

Selon les derniers modèles, le projectile devait avoir la taille de Mars et a percuté la Terre 30 à 50 millions d'années après le début de sa formation, alors qu'elle avait atteint 90 % de sa taille actuelle. Toutes les observations cosmochimiques ne sont pas encore expliquées, comme la similitude de position isotopique de l'oxygène, véritable empreinte digitale, entre la Lune et la Terre.  BORIS BELLANGER - S&V Hors Série > Décembre > 2006
Lune : on ne Sait Plus Comment elle est Née - La Terre a Deux Lunes

Les collisions entre de grands planètésimaux libérant beaucoup de chaleur, la terre et les autres planètes furent liquéfiées au début de leurs histoires. La solidification des matériaux s'est produite pendant le refroidissement de la boule de magma, en formant l'écorce terrestre, le manteau, le noyau. Les météorites les plus anciennes et les roches lunaires sont âgées d'environ 4,5 milliards d'années, les roches terrestres les plus anciennes, actuellement connues, ont 4 milliards d'années.
Donc, notre planète s'est formée entre 4,6 et 4,51 Milliards d'années, petite boule balayée par les météorites, elle se démarque de ses voisines. Alors sans oxygène ni vie, elle sera le théâtre de réactions chimiques qui vont changer sa face... Progressivement, les éléments lourds rejoignirent le noyau en fusion alors que des manteaux liquides, visqueux et bouillonnants se moulaient autour. En surface, une croûte brisée en plaques et habitée de volcans et de lave, dérivait et s'entrechoquait à un rythme de 1 à 10 mètres par an.

La Génèse d'un Ordre : noyau, magma, manteau (zircons) : -4,53 à -4,3 Ga

Il y a 4,5 milliards d'années... Quelques dizaines de millions d'années après sa naissance, la Terre est toujours l'objet d'intenses bombardements.

Les collisions successives ont libéré une énergie colossale qui a fait fondre une partie de sa matière.

Sa surface n'est qu'un océan de magma d'environ 2000°C, qui rejette différents gaz : hydrogène, vapeur d'eau, dioxyde de carbone, méthane, azote, silicates et gaz rares obscurcissent une atmosphère épaisse et étouffante.

La pression est infernale : plusieurs dizaines de fois celle qui règne aujourd'hui.

La chaleur qui irradie dans l'espace fait néanmoins chuter la température. Assez pour qu'une partie du magma commence à se solidifier. Des premiers morceaux de croûte commencent à apparaître, comme autant de radeaux sur un magma visqueux.

E.M. - SCIENCE & VIE Hors Série > Mars > 2011

Les roches d'Isua montrent que 50 à 200 millions d'années après la formation du système solaire, un liquide en fusion était indubitablement présent sur la planète. Un noyau, un manteau solidifié, un océan magmatique liquide...

La Terre se structure avec des couches concentriques plus ou moins regulières. Quoi qu'il en soit, il manque l'enveloppe. Une zone faite de roches créées à partir de laves en fusion. De nos jours, la Terre possède deux types de croûte. La première, océanique, est pour moitié constituée de silicates, avec de l'aluminium, du calcium et du magnésium - fer, titane, sodium et potassium étant en quantité beaucoup plus faible. Sa durée de vie est courte, en moyenne 60 millions d'années. La croûte continentale, quant à elle, possède près de 60 % de silicates avec plus de potassium et de sodium. Sa durée de vie est particulièrement longue puisque l'on peut encore aller se promener sur des lambeaux datant de 4 milliards d'années en Alaska...

Il y a 4,45 milliards d'années justement, les premières roches terrestres font leur apparition. Ce sont à nouveau les roches d'Isua et leur néodyme 142 qui l'indiquent. Il faut dire que 10 millions d'années après l'impact titanesque, les températures ont chuté de 1250°C, jusqu'à 250°C seulement. C'est assez faible pour favoriser la cristallisation des minéraux contenus dans les laves. Surtout lorsque l'on sait qu'aujourd'hui, leur température est supérieure à 1000°C quand elles déboulent d'un volcan.
Il y a 4,4 milliards d'années, une nouvelle révolution pointe dans les profondeurs de notre planète : la formation de la croûte continentale. Née d'un processus différent et plus complexe de celui de la croûte océanique, elle n'est en formation aujourd'hui qu'en de très rares endroits. En Islande, par exemple. Sa roche emblématique ? Le granit. "On ne sait pas fabriquer un granit par fusion du manteau supérieur, indique Francis Albarède. C'est tout simplement impossible. La façon la plus évidente pour en fabriquer est de prendre un basalte, de mettre un peu d'eau, de touiller et de chauffer". La croûte continentale se résume donc à une roche océanique transformée...

DE PRECIEUX INFORMATEURS - LES ZIRCONS

Or, voici qu'il existe de minuscules minéraux terrestres quasiment inaltérables puisqu'ils ne fondent qu'à des températures de 2500 à 3000°C, et qui "ne précipitent qu'à partir de liquides granitiques", assure Francis Albarède. Ce sont les zircons. Grâce à un procédé, un peu identique à celui du samarium et du néodyme mais se basant sur des mesures de la composition isotopique en lutétium 176, hafnium 176 et 177, on a mis en évidence de la croûte continentale âgée de 4,4 milliards d'années. Ce qui signifie, et appuie les précédentes études réalisées avec les roches d'Isua, que la croûte primitive s'est formée postérieurement à cette date. La communauté des géologues reste divisée sur les conclusions apportées par les zircons. Mais si l'unique minéral de ce type âgé de 4,4 milliards d'années fait subsister quelque doute autour de son origine granitique, Francis Albarède est formel quant aux trois autres étudiés âgés, cette fois, de 4,3 milliards d'années. "Ces zircons ont une histoire crustale absolument limpide. Ils proviennent de laves granitiques issues de la refusion de roches ayant une centaine de milliers d'années."

PASSER LE TEMPS AU PEIGNE FIN - Remonter le temps n'a rien d'une sinécure. Pour donner un âge aux zircons, ces témoins des premiers âges, il faut en collecter une quantité suffisante et multiplier les analyses. John Valley, de l'université du Wisconsin (États-Unis), fait partie des heureux découvreurs de zircons vieux de 4,3 milllards d'années et raconte : "Les zircons australiens n'ont pas livré leurs secrets facilement et pour cause les monts Jack sont des landes poussiéreuses aux confins de vastes élevages de moutons situés à 800 km au nord de Perth, la ville la plus isolée d'Australie. Pour rassembler l'équivalent d'un doigt de zircons, nous avons dû collecter des centaines de kilogrammes de ces affleurements, les ramener en camion au laboratoire pour les écraser et les trier. Comme si vous cherchiez quelques grains de sable bien particuliers sur une plage..."
Le ZIRCON, de formule chimique ZrSIO4 peut se vanter d'être le minéral le plus robuste de notre planète. Quasiment inaltérable, il peut résister à l'érosion durant plusieurs milliards d'années et sortir intact de la fournaise d'un volcan. De ce fait, les zircons sont aussi les minéraux les plus vieux que l'on peut trouver sur la Terre. Sortis du creuset primitif, ils ont survécu jusqu'à nous. On trouve les zircons sous la forme de petits grains de quelques dizaines à quelques centaines de microns dans les plateformes de roches primitives de tous les continents. Les zircons contiennent à l'état de traces des éléments radioactifs, tels l'uranium ou le thorium, dont la radioactivité sert de chronomètre déclenché lors de la cristallisation. Ce sont donc les minéraux préférés des géochimistes qui s'intéressent à la partie la plus ancienne de l'histoire de la Terre. Si l'intérêt pour les zircons est né dès les années 1950, avec l'avènement de la radio-chronologie, ils sont particulièrement à l'honneur depuis les années 1990, décennie durant laquelle sont apparues des techniques permettant de les dater avec une très grande précision. Au début des années 2000, des zircons australiens de -4,3 à -4,4 milliards d'années ont remis en cause les chronologies jusqu'alors admises pour la formation de la croûte terrestre primitive.

LISA GARNIER - SCIENCE & VIE Hors Série > Décembre > 2006

LE PLUS VIEUX FRAGMENT DE TERRE DATE DE 4,4 MILLIARDS D'ANNÉES

Le plus vieux matériau terrestre connu à ce jour est un zircon âgé de 4,4 milliards d'années
. Extrait d'une roche du massif australien de Jack Hills, ce minéral de 0,4 mm est l'un des rares vestiges des premières roches de la croûte terrestre. En l'étudiant à l'échelle atomique, l'américain John Ualley a confirmé la date de sa cristallisation. Il aura donc fallu moins de 100 millions d'années pour que les premières roches granitiques se solidifient sur une Terre transformée en océan magmatique par l'impact géant qui a formé la Lune.

V.E. - SCIENCE & VIE N°1160 > Mai > 2014

Dynamo Terrestre : le Champ Magnétique : -4,50 à -4,00 Ga

Notre planète s'est très vite dotée d'un cœur de fer et de nickel. Les mouvements incessant de ce noyau métallique sont à l'origine du champ magnétique terrestre.

Lorsqu'elle a atteint sa taille actuelle, la Terre est un enfer. Le bombardement intense qui a présidé à sa formation a dégagé une énergie colossale, qui fait fondre une partie des matériaux la composant. Parmi ceux-ci, le fer, plus dense, coule vers le centre du globe. Une fois formé, vraisemblablement lors de quelques centaines de millions d'années qui ont suivi la fin de l'accrétion, ce noyau liquide et chaud commense à se refroidir. Mais pas uniformément : les différences de températures entre le centre et la périphérie du noyau induisent des mouvements dans le fluide. Or, ces mouvements dits de "convection" s'installe dans un champ magnétisue colossal : celui du Soleil.
Lorque l'on met en mouvement un élément conducteur, ici le fer en fusion, dans un champ magnétique, il génère un courant électrique. Ce courant électrique crée à son tour un champ magnétique qui s'ajoute au champ initial. C'est le principe de la dynamo de nos vélos.

Comment déterminer l'origine exacte d'un phénomène autant changeant qu'un champ magnétique ? Car il ne faut pas se fier à ce qui, à nous, minuscules locataires de la surface apaisée du globe, nous parait immuable : la boussole. Il arrive en effet au champ magnétique terrestre de perdre le Nord, à deux échelles de temps différentes. D'abord à une échelle humaine : ce sont les variations séculaires. Les changements sont incessants mais progressifs. On sait ainsi que les pôles magnétiques se déplacent. Depuis sa localisation en 1831, le pôle Nord a parcouru plus de 1000 kilomètres. Actuellement, il se déplace à une vitesse de 40 kilomètres par an environ. L'intensité du champ magnétique varie également au cours des années, comme varie l'évolution des températures au fil des saisons.
Ensuite, il y a des variations radicales mais moins fréquentes. L'équivalent, si l'on poursuit l'analogie avec le climat et la météo, des changements climatiques. À plusieurs reprises au cours de la vie de la Terre, le champ magnétique s'est inversé : le pôle Nord passant au Sud, et inversement. Au cours des 330 derniers millions d'années, plus de 400 inversions ont eu lieu, soit en moyenne une tous les 700.000 ans. Bien que les mécanismes sous-tendant ces inversions soient encore très mal connus. Ainsi, si à l'heure actuelle les chercheurs savent pas prédire à quel moment le champ magnétique va s'inverser, ils ont pu identifier un signe annonciateur : la diminution de l'intensité du champ jusqu'à une valeur égale à seulement 10 % de sa valeur normale. Dans cette situation, le champ magnétique s'inverse puis l'intensité augmente à nouveau très rapidement. Pourquoi ? Le mystère demeure. "Ce dont on est sur, conclut Gauthier Hulot, c'est que la Terre n'a aucune préférence pour le pôle Nord ou pour le pôle Sud."

Que serait la Terre sans champ magnétique ?
En formant une sorte de bouclier que l'on appelle la magnétosphère, le champ magnétique terrestre protège la biosphère du vent solaire et du rayonnement cosmique. "De ce fait, s'il venait à disparaître brutalement, nous observerions certainement une augmentation du nombre de cancers", explique Gauthier Hulot. Cependant, cela ne causerait pas forcément la destruction de notre espèce. A chaque fois que le champ magnétique s'est inversé, son intensité a été très faible pendant environ 10.000 ans mais, malgré cela, aucune corrélation entre ces inversions et les grandes disparitions d'espèces qu'a connues la Terre n'a pu être établie. Le taux de mortalité a peut-être augmenté, certaines espèces qui utilisent le champ magnétique pour s'orienter ont pu être perturbées mais elles se sont adaptées. "En revanche, il est possible qu'en absence de champ magnétique, la vie ne serait pas apparue sur Terre", poursuit le chercheur. En créant une atmosphère favorable à la vie, différente de celle de Mars, privée de champ magnétique aujourd'hui, le champ magnétique terrestre a peut-être fait la différence...

CORALIE HANCOK - SCIENCE & VIE Hors Série > Décembre > 2006


L'Eau Arrive sur Terre : -4,51 à -4,48 Ga


Article sur l'Histoire de l'Eau sur Terre

Les Continents Apparaissent : -4,40 à 4,2 Milliards d'A : 100 Millions d'A

Ces premiers bouts de continents n'ont pas eu la vie facile.

Ils ont dû affronter, en particulier, la pluie de météorites qui s'est abattue sur la jeune planète, comme autant de bombes, il y a entre 3,8 et 4 milliards d'années, criblant sa surface de multiples cratères.

Sans doute en ont-ils porté pendant très longtemps de profondes cicatrices.

Quand les premiers continents ont-ils émergés ? Quelque 100 millions d'années ont sans doute suffi pour que notre planète se dessine, de façon irréversible.

DES TÉMOINS D'UN AUTRE ÂGE (-4,40 à -0,50 Ga) - Les premiers bouts de continents, du haut de leurs quatre milliards d'années, comme les gneiss d'Amitsôq, vaste craton de 3000 km² au Groenland, ou certaines enclaves des territoires du Nord, au Canada, sont à ce jour les doyennes connues de toutes les roches terrestres. Ces aïeules portent pourtant en elles, sous forme de cristaux de zircons - ou silicates de zirconium - l'empreinte de roches plus anciennes encore. Peut-être aussi vieilles que ces mêmes zircons retrouvés à Jack Hills, en Australie, vieux de... 4,4 milllards d'années. Ultime témoignage minéral de l'enfance d'une planète qui n'avait alors qu'une petite centaine de millions d'années. Ces premiers bouts de continents n'ont pas eu la vie facile. Ils ont dû affronter, en particulier, la pluie de météorites qui s'est abattue sur la jeune planète, comme autant de bombes, il y a entre 3,8 et 4 milliards d'années, criblant sa surface de multiples cratères. Sans doute en ont-ils porté pendant très longtemps de profondes cicatrices. Ces continents se sont-ils formés en un seul et gigantesque bloc ? Ou ont-ils émergé au contraire en une multitude de filaments dérivant et se regroupant peu à peu ? Bien érudit serait celui qui, aujourd'hui, pourrait le dire... Mais en quelques centaines de millions d'années, 10 à 15 % du volume actuel des terres sont déjà formés. Et près des trois quarts le seront au bout de 2 milliards d'années. Notre planète a donc mis toute l'ardeur de sa jeunesse à se modeler un visage continental. En procédant par vagues, telle des éruptions d'acnés s'étalant chacune sur 250 à 350 millions d'années, et séparées d'environ 700 à 900 millions d'années de calme où la croissance s'est faite plus régulièrement. On retrouve les traces de telles poussées il y a environ 3,8 milliards d'années, puis 2,7, 1,8, 1,1 et 0,5 milliards d'années. Pourquoi de telles crises? Sans doute parce que la lourde croûte océanique basaltique qui s'enfonce, après avoir fondu et engendré des morceaux de croûte continentale, donne un résidu encore plus dense, qui continue à descendre. Par un effet de balancier, des remontées vont alors former de vastes plateaux océaniques, particulièrement épais à la Réunion, Hawaï ou en Islande, de telles scensions de matière chaude - très récentes celles là - ont doublé l'épaisseur de croûte, la portant d'environ 7 km à plus de 15 km, voire peut etre 40 km. Et ce, avec des matériaux jeunes et chauds, qui fondront donc facilement lorsque cette croûte s'enfoncera.

EMMANUEL MONNIER. Avec l'aide d'Hervé Martin, Géochimiste au laboratoire Magmas et volcans de l'université de Clermont-Ferrand

La Croûte Terrestre s'est formée Plus Tôt que prévu
GÉOLOGIE

Les continents auraient commencé à se former quelques dizaines de millions d'années après le début de l'histoire de la Terre, soit de 300 à 600 millions d'années plus tôt qu'on ne le pensait.

C'est ce que révèle une étude internationale réalisée sur des minéraux originaires de la région des Jack Hills, en Australie, où se trouvait les roches les plus anciennes de la planète : elles datent de 4,2 à 4,4 milliards d'années. L'analyse d'un élément rare piégé dans ces roches, le hafnium, a montré en effet que cet élément était déjà présent dans la croûte continentale depuis environ 100 millions d'années. Le manteau de lave qui recouvrait la Terre à sa naissance n'aurait donc duré qu'une centaine de millions d'années.
Selon cette hypothèse la formation des continents et donc le processus de tectonique des plaques - aurait ainsi commencé dès 4,4 milliards d'années et non entre 3,8 et 4,1 milliards d'années, selon les théories antérieures. "Cette découverte offre un nouveau cadre à l'apparition de la vie sur Terre, insiste Francis Albarède, chercheur à l'Ecole normale supérieure de Lyon et coauteur de l'étude. Si la planète d'il y a 4,4 milliards d'années ressemblait déjà à celle d'aujourd'hui, cela signifie que toutes les conditions étaient réunies pour voir apparaître, à ce moment-là, la vie sur Terre." Reste à savoir comment le manteau en fusion a pu se cristalliser aussi rapidement... Une hypothèse avance qu'il se serait refroidi grâce au bombardement d'astéroïdes glacés provenant de l'entourage de Jupiter.

L.B. - SCIENCE & VIE > Janvier > 2006

Une Atmosphère venue de loin : -4,4 à -3,8 Ga

ATMOSPHÈRE PRIMITIVE

L'atmosphère primitive naquit de l'évaporation des roches en fusion de la jeune Terre qui se formait et des volcans qui expulsèrent des roches fondues et libérèrent les gaz prisonniers dans le manteau. Ils rejetèrent ainsi 77 % d'eau, 12 % de gaz carbonique, 3 % d'azote, 6 % d'anhydride sulfureux, etc. 4 milliards d'années furent nécessaires pour que le taux d'oxygène soit suffisamment élevé (2 %) afin de faire obstacle au rayonnement ultraviolet du Soleil et permettre à la vie d'éclore hors de l'eau.

L'atmosphère de la Terre vient-elle des profondeurs ou bien a-t-elle été apportée par des comètes ou des astéroïdes ? Son acte de naissance, dont la date a été effacée, porte en tout cas des signatures multiples.
Un vent cataclysmique et brûlant, balayant tout sur son passage. Un vent tellement fort qu'il emmène avec lui, vers les profondeurs du système solaire, toute trace d'atmosphère ayant pu s'accrocher autour de la roche agglutinée.. Ce qu'endure notre embryon de planète, au cours de sa formation, entre 10 millions et 30 millions d'années après l'effondrement du nuage moléculaire qui constituera le système solaire, n'a rien de commun avec notre brise ou notre mistral. Ce souffle d'enfer, qui frappe la Terre à environ 700 ou 800°C, vient du Soleil. Dans cette phase caractéristique appelée T-Tauri, les jeunes étoiles brillent leur deutérium pour former de l'hélium 3. Leur température monte, l'étoile gonfle et éjecte d'énormes bouffées de gaz ionisé, essentiellement composé d'hydrogène. En pleine accrétion, l'embryon terrestre n'est déjà pas bien riche en espèces gazeuses légères, que sa faible masse ne peut retenir. L'hydrogène et le deutérium, constituants de base du système solaire, se sont concentrés essentiellement dans le Soleil et les planètes géantes, plus éloignées du centre du système. Ce sont donc les derniers débris de la nébuleuse primitive que chasse le vent de particules de la phase T-Tauri. Mais au fur et à mesure que le vent solaire se calme, entre 15 et 30 millions d'années, la Terre se met à reconstituer sa couverture atmosphérique.
Car dans les poussières et les cailloux plus ou moins gros qui s'agglomèrent pour former la jeune Terre se trouvent des molécules susceptibles de se vaporiser, essentiellement de l'eau et des silicates... Dès leur naissance, les roches terrestres renferment donc des composés volatiles. Mais seuls des phénomènes violents peuvent les libérer. Entre 4,5 et 3,8 milliards d'années, la Terre subit des bombardements intenses.

BOMBARDEMENT D'ASTÉROÏDES

James Kasting, de l'université de Pennsylvanie, raconte : "Aux alentours de 4,5 milliards d'années, l'accrétion terrestre est quasiment terminée. Mais tout le système solaire continue à être bombardé par des astéroïdes. Ces impacts étaient extrêmement violents. Sur Terre, la collision la plus violente fut sans doute celle d'un astéroïde de la taille de Mars, dont on pense qu'il est à l'origine de la formation de la Lune, environ 30 millions d'années après la formation du système solaire." Une fois formée, la Lune a gardé les cicatrices de la suite du grand bombardement, contrairement à la Terre dont la surface a été remodelée par l'activité volcanique et l'érosion. Les cratères de notre satellite indiquent que des corps de plus de 100 km de large ont continué à tomber jusqu'à une période de 3,8 milliards d'années. Les objets de plus d'un kilomètre n'étaient pas rares, qui frappaient à peu près tous les 20 ans.

Ces collisions libèrent une énergie fantastique, capable de liquéfier la jeune surface qui a commencé à se solidifier entre 4,5 et 4,4 milliards d'années. Selon James Kasting, "les plus gros impacts entrainent la formation d'un océan magmatique de 600 à 1000 km de profondeur sur toute la planète". Ce n'est pas pour rien que cette période a été appelée l'hadéen, d'Hadès, le dieu grec des enfers...
Le magma ainsi formé libère des volatils : de l'hydrogène et de la vapeur d'eau, du dioxyde de carbone et du méthane, de l'azote, des silicates, et quelques gaz rares. Un énorme dégazage. Au fur et à mesure que la Terre se refroidit et que son coeur s'échauffe sous l'influence de la radioactivité interne, des mouvements de convection (Mouvement d'ensemble de la matière qui compose le manteau, de quelques centimètres par an : elle remonte vers la suiface au niveau des dorsales et redescend au niveau des zones de subduction) se mettent en place, qui expulsent vers la surface durcie la chaleur sous forme d'éruptions volcaniques. Les volcans continuent à rejeter des gaz dans l'atmosphère. Mais ce dégazage ne rend pas exactement compte de la composition fine de l'atmosphère actuelle. Car les spécialistes de l'atmosphère primitive n'examinent pas uniquement la présence de tels ou tels atomes. Pour chaque atome, ils observent aussi la proportion de ses isotopes, des variantes du même atome qui ne diffèrent que par le nombre de neutrons qui alourdissent son noyau. L'exercice est particulièrement instructif pour l'hydrogène et son isotope, le deutérium, qui compte un neutron de plus.

Les probabilités d'une collision
- Il a 200 météorites par an de 10 cm à 10 m qui brûlent en général dans l'atmosphère. Elles peuvent toutefois endommager des objets comme une voiture ou un toit. Les accidents mortels restent rarissimes.
- Une fois par siècle il y a un impact d'une météorite de 30 m comme en 1908 où une comète d'environ 60 mètres de diamètre a explosé au-dessus de la Sibérie.
- Une fois tous les 30.000 ans il y aurait un impact d'une météorite de 1 km ce qui provoquerait des pertes humaines égales à 100 millions de morts.
- Une fois tous les 100 millions d'années il y aurait un impact d'un corps de 10 km comme cela à peut-être été le cas lors de la disparition des dinosaures il y a 65 millions d'années.

LES CRATERES D'IMPACT TERRESTRES

LES DIX PLUS GRANDS CRATERES D'IMPACT TERRESTRES
NOM
PAYS
DIAMETRE
ÂGE en millions d'années
Vredefort
Afrique du Sud
300 km
2 023
Sudbury
Canada
250 km
1 850
Chicxulub
Mexique
180 km
65
Woodleigh
Australie
60-120 km
380-200
Popigai
Russie
100 km
35,70
Manicouagan
Canada
100 km
212
Acraman
Australie
90 km
590
Chesapeake
USA
90 km
35,50
Puchezh
Russie
80 km
167
Morokweng
Afrique du Sud
70 km
145

LA TERRE "PEAUFINE" SON ATMOSPHÈRE

La proportion de deutérium augmente grosso modo au fur et à mesure que l'on s'éloigne du Soleil. Les réactions qui se produisent dans les zones glacées, à la périphérie du système solaire, ont en effet permis d'y augmenter la proportion de deutérium. La matière constitutive de la Terre, assez proche du Soleil, devait à l'origine contenir assez peu de deutérium. Or, l'eau de ses océans en contient sept fois plus que la nébuleuse proto-solaire ! Une quantité que l'on trouve plutôt dans des corps situés au-delà de Mars... Cela laisse supposer un apport extérieur de matière riche en isotopes lourds. "Pratiquement tous les modélisateurs de la Terre primitive s'accordent sur le fait qu'un bombardement de corps venus de la périphérie du système solaire a apporté des volatils qui ont complété la composition de l'atmosphère, une sorte de vernis de finition", affirme Daniele Pinti, géo-chimiste à l'université du Québec à Montréal. Il s'agit en fait d'une dernière phase de l'accrétion terrestre, qui prolonge le grand bombardement. Elle débute vers 30 millions d'années après la formation de la Terre, à une époque où les enveloppes terrestres se sont déjà différenciées, et se termine vers 100 millions d'années.

L'atmosphère primitive est principalement constituée de vapeur d'eau et de dioxyde de carbone. Côté pression les estimations les plus basses avancent des valeurs de 20 à 40 fois supérieures à l'actuelle (20 à 40 atmosphères). L'effet de serre provoqué par l'abondance d'eau, de gaz carbonique et de méthane retient le rayonnement du jeune Soleil et crée une chaleur étouffante. L'atmosphère se teint de rose dû à la présence de méthane d'origine volcanique, mais aussi météoritique et cométaire. Il manque à cette jeune atmosphère un élément essentiel à la vie l'oxygène. Il faudra attendre que la photosynthèse débute, vers - 2,5 milliards d'années, pour que les premières bouffées d'oxygène soient rejetées et le dioxyde de carbone de l'air pompé par les premiers organismes photosynthétiques - cyanobactéries, pour que l'effet de serre chute définitivement.

Anne Debroise - SCIENCE & VIE Hos Série > Décembre > 2006

De l'Eau : -4,40 à - 3 Milliards d'A : 100 Millions à 1,5 Milliards d'A

Si déluge il y eut, il fut... brûlant ! Les premières eaux inondent une Terre encore très chaude, âgée seulement de 100 à 400 millions d'années, bombardée d'astéroïdes. Il y a 4,4 Ga, 100 millions d'années seulement après la formation du système solaire, la Terre reste échaudée par le pilonnage des astéroïdes.

Mais elle se refroidit. Selon Daniele Pinti : "Dès que sa surface passe au-dessous de 1 300 °C, des basaltes peuvent se former et produire la croute océanique. Cette mince protection réduit le flux de chaleur, la surface se refroidit plus vite. Jusqu'a ce que l'eau contenue dans l'atmosphère très dense précipite."
Yutaka Abe, de l'université de Tokyo, a tenté de chiffrer ce déluge. Il envisage des précipitations de l'ordre de 4 à 7 m par an, ce qui correspond à 10 fois les précipitations annuelles dans les régions tropicales actuelles. Selon ce scénario, moins de 1000 ans auraient suffi pour précipiter la totalité de l'eau des océans actuels.
La surface de notre planète a alors des allures de cocotte-minute. L'eau y est très chaude, mais les estimations restent floues... La plupart des auteurs envisagent un bouillon à plus de 200°C. Car, si sous une atmosphère à pression normale (soit environ un bar, c'est-à-dire la pression que l'on trouve aujourd'hui sur Terre au niveau de la mer), la vapeur d'eau précipite à 100°C, il n'en est pas de même quand la pression augmente. La pression de l'atmosphère primitive, dense, chargée en vapeur d'eau et en gaz carbonique, atteint 10 à 300 fois la pression actuelle. "Les estimations sur la température des premiers océans varient grosso modo entre 90°C et 300°C", résume Pierre Agrignier, de l'Institut de physique du globe de Paris. "L'eau était non seulement très chaude mais aussi très saline. à 300°C, l'eau lessive, dégrade les roches basaltiques très fortement. Il se forme beaucoup de sels de chlore", poursuit Daniele Pinti.

En 1999, dans la région de Yilgarn, située dans l'ouest de l'Australie, des chercheurs ont récolté des cristaux de zircon, dont l'épaisseur ne dépasse pas celle d'un cheveu... Petits, mais costauds, ces cristaux ne sont détruits ni par l'eau ni par l'érosion. Le vent ou l'eau peuvent les transporter sur des centaines de kilomètres avant qu'ils ne soient incorporés dans des sédiments. Et, qualité encore plus intéressante, ils restent intacts même si la roche qui les abrite entre en fusion. Les chercheurs ont l'intuition que leurs cristaux sont probablement plus vieux que les sédiments australiens dans lesquels ils les ont découverts, qui affichent à peine 3 milliards d'années. Or, les zircons peuvent être datés, car ils contiennent des traces d'uranium dont la radioactivité joue le rôle d'un chronomètre déclenché lors de la cristallisation. Résultat les zircons de la région de Yilgarn atteignent l'âge vénérable de 4,3 à 4,4 milliards d'années. Mais ce n'est pas le plus étonnant. Les analyses montrent également qu'ils contiennent une proportion d'isotope lourd de l'oxygène plus importante que la normale. Or, on ne connaît qu'un scénario capable de former une roche avec de tels taux d'oxygène lourd il faut qu'elle cristallise en présence d'eau liquide...

UN HYPOTHÉTIQUE OCÉAN PRIMITIF

Cela signifierait donc qu'il y aurait bel et bien eu de l'eau liquide sur Terre à peine 150 millions d'années après l'accrétion. La découverte étonne tellement les chercheurs qu'ils n'osent pas la publier, multipliant les vérifications. ils ne le feront que deux ans plus tard, quand d'autres équipes viendront confirmer leurs analyses. Depuis, l'idée d'un océan primitif très précoce s'est largement répandue, même si le consensus est encore loin. Les estimations varient en général entre 100 millions et 400 millions d'années après l'accrétion.
Ce premier océan n'était en tout cas pas très pérenne. Pour James Kasting, le remplissage des océans aurait eu quelques à-coups : "À chaque fois qu'un astéroïde de plus de 5 km tombait sur Terre, il dégageait une énergie suffisante pour vaporiser tous les océans. Et puis, quand le bombardement s'apaisait, l'atmosphère se refroidissait, et les océans se reformaient". Jusqu'à l'impact suivant, qui évaporait de nouveau le tout. Au passage, les astéroïdes et les comètes ajoutent leur pierre à l'édifice. Leur contenu riche en eau, sublimé, rejoint en partie l'atmosphère avant de précipiter à la faveur du retroidissement. Puis, à partir de 4 ou 3,9 milliards d'années, des bombardements de corps plus petits succèdent aux gros bombardements. Les océans ont gonflé. Suivant les auteurs, ils atteignent leur volume final entre 3,9 et 3 milliards d'années. Les impacts ne vaporisent plus la masse d'eau. Au contraire, ils continuent à l'alimenter. Le gaz carbonique qui sature l'atmosphère se dissout en partie dans ces eaux primitives et les rend relativement acides. "Sans doute un pH autour de 5", avance Daniele Pinti. C'est alors un paysage relativement apaisé qui semble précéder l'apparition de la vie : un vaste océan de couleur brune sous le ciel rosé recouvre presque toute la surface de la Terre, encore relativement plane. Vue de l'espace, la planète bleue ressemble presque à une orange.

Anne DEBROISE - SCIENCE & VIE Hors Série > Décembre > 2006

Du Déluge Naissent les Océans : -4,40 à - 4,1 Milliards d'A : 100 à 300 Millions d'A

Il y a 4,4 milliards d'années... La jeune croûte entraîne un brusque refroidissement en bloquant les échanges de chaleur avec l'extérieur. Résultat : la vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère se condense et tombe en déluge. En moins d'un millier d'années, des océans se forment.

Sous les pressions atmosphériques énormes (de 10 à 300 fois celle de nos jours), l'eau y est comprise entre 90°C et 300°C. La Terre, qui a alors entre 100 et 400 millions d'années, reste bombardée de comètes et d'astéroïdes.

Ceux qui dépassent 5 km de diamètre dégagent, lors de l'impact, une énergie suffisante pour vaporiser tous les océans, avant que l'atmosphère se refroidisse à nouveau, laissant retomber son eau sous la forme d'un nouveau déluge. Les océans se reforment... jusqu'à l'impact suivant.

E.M. - SCIENCE & VIE Hors Série > Mars > 2011

Les Montagnes Émergent : -4,40 à 3 Milliards d'A : 100 Millions à 1,5 Milliard d'A

Il y a 4,4 milliards d'années... La Terre présente enfin des signes d'apaisement. Les océans, il y a entre 3,9 et 3 milliards d'années, ont atteint leur volume final.

Pendant ce temps, la lourde croûte basaltique, qui s'était refroidie et figée en surface se déchire par endroits, sous l'effet de son propre poids et de la chaleur des profondeurs. La Terre tremble.

Quant aux blocs de basalte les plus lourds, qui plongent dans les profondeurs de la Terre, l'eau océanique qui les imprègne a fait chuter leur température de fusion.

Ils fondent donc vite en lave acide, qui remonte à la surface, où elle cristallise en roches plus légères, granitiques : ce sont les premiers continents. Que l'un bute contre un autre, et les secousses font naître les premières montagnes.

E.M. - SCIENCE & VIE Hors Série > Mars > 2011

Pendant les 800 premiers millions d'années de son histoire, la surface de la terre est passée du liquide au solide. Ce n'est qu'une fois que la roche constituant le "plancher" fut formée que son histoire géologique a commencé. Ceci s'est très probablement produit avant -3,8 milliards d'années, mais les preuves manquent. L'érosion et la tectonique des plaques ont probablement détruit toutes les roches qui étaient plus anciennes que 3,8 milliards d'années. Le début de l'histoire géologique est connu sous le nom d'Archéen.

Tandis qu'elle se refroidissait (la température de la surface de la terre était descendue au dessous de la température d'ébullition de l'eau à la pression atmosphérique de l'époque à environ 130°C), la Terre dégazait par l'intermédiaire du volcanisme. Ce dégazage produisit alors l'atmosphère primitive de notre planète qui fut constituée essentiellement de méthane, d'ammoniaque, de gaz carbonique, d'azote, d'hydrogène et de vapeur d'eau. Tous étaient présents dans le nuage d'origine et furent emprisonnés lors de l'accrétion des poussières. L'oxygène y était absent. Le refroidissement de la Terre permit à la vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère, en provenance des éruptions volcaniques, de se condenser pour retomber en pluie pendant des millions d'années. Ce n'est que grâce à ces chutes de pluie, que les océans se formèrent et qui fut la condition première pour permettre l'apparition de la vie. Quant à l'oxygène, il fallut que la vie se développe suffisamment pour en produire de grandes quantités afin d'obtenir l'ozone si précieux pour faire barrage au violent rayonnement ultra-violet du jeune Soleil.

Apparition de Nouvelles Terres : -4 à -1,9 Ga

Les cratons sont tout ce qui reste des montagnes des tout débuts de la Terre. Faits de granit, ils peuvent atteindre des profondeurs de 200 ou 300 km et ignorent les séismes. Nées aux premiers âges de la Terre d'une activité volcanique gigantesque, ces montagnes autrefois débordantes d'énergie auraient pu rivaliser avec les plus hauts sommets actuels de l'Himalaya.

Aujourd'hui usées et rabotées par plus de 3 milliards d'années d'intempéries climatiques, leur allure s'est profondément modifiée. Granitiques, plates ou presque et réduites à quelques centaines de mètres au-dessus du niveau de la mer, elles résistent aux facteurs érosifs que sont la pluie, le gel et le vent. Très stables, elles ne connaissent pas les tremblements de terre et cette résistance à toute épreuve leur vaut d'être nommées "boucliers" continentaux ou "Cratons".

De -4,0 à -0,17 Ga

Après deux milliards d'années d'intense activité, la création de nouvelles terres continentales se poursuit. à un rythme bien plus tranquille, et selon d'autres mécanismes. Car entre-temps, la température du sous-sol s'est refroidie d'un peu plus de cent degrés. Ce n'est pas énorme. Mais cela reste suffisant pour donner au basalte qui s'enfonce le temps de se déshydrater. Privé de son eau, il va refuser obstinément de fondre.
Qu'on se rassure, son eau n'est pas perdue pour tout le monde. En remontant, elle humidifie le bout de manteau qui s'est niché au-dessus de lui. Et c'est donc ce coin de manteau qui, désormais, se met à fondre, pour donner de nouveaux morceaux de croûte continentale aux ingrédients, du coup, fort différents. Une création au compte-gouttes, tout juste suffisante pour combler d'éventuelles pertes par ailleurs. La Terre semble se satisfaire, depuis longtemps, de présenter un petit tiers de sa surface sous forme de continents.

Après des millions d'années d'une interminable errance, le télescopage de masses voyageuses d'un tel volume et d'une telle puissance a provoqué l'assemblage d'un supercontinent, le Rodinia, probablement centré sur l'équateur et étiré des latitudes 60° Nord à 600° Sud. Continent à la chair glabre et rugueuse (pas un brin d'herbe, à l'époque) entre 4 et 2,5 milliards d'années. Conformément au sort dévolu à tout supercontinent, en apparence indestructible mais par nature instable et voué à se fragmenter, le Rodinia, après 300 millions d'années d'existence, va éclater, se morceler, se disloquer entre -900 et -700 millions d'années, une période de rifting débridé coupléeà la formation d'océans mineurs et majeurs : l'océan Mozambique et l'océan Adamastor, apparus il y a 850-800 millions d'années.

VOYAGE VERS LE PÔLE SUD

Une dizaine de mégaplaques lithosphériques, flanquées d'une volée de microcontinents, s'individualisent, s'éparpillent et se mettent à migrer comme, de nos jours, l'Europe et l'Afrique s'écartent à pas d'escargot des Amériques. Après avoir divagué des dizaines de millions de jours et de nuits durant, la troupe de cet étrange ballet converge au ralenti vers les hautes latitudes et se retrouve à proximité du pôle Sud, quasiment au complet, il y a 600 millions d'années. Rassemblement ! Et début d'un show fracassant : "l'orogenèse panafricaine-brasiliano". Au programme, la genèse du supercontinent Gondwana (dont la forme finale ne sera pas effective avant 530 millions d'années).
Avec l'aide d'Hervé Martin, géochimiste au laboratoire Magmas et volcans de l'université de Clermont-Ferrand.

EMMANUEL MONNIER - SCIENCE & VIE Hors Série > Décembre > 2006

L'Origine de la Vie pourrait remonter à 4,1 Milliards d'A : 400 à 500 Millions d'A

CIEL & ESPACE N°544 > Novembre-Décembre > 2015

Les Plus Anciens Indices de la Vie sur Terre : -3,9 Ga : 600 à 700 Millions d'A

- 3,9 à 3,8 Milliards d'années : Akilia et Isua (Groënland)

Plus une couche géologique est ancienne, plus les roches qui la composent ont été "métamorphisées" : elles ont été à tel point déformées par les hautes températures et les hautes pressions que tout vestige d'organisme vivant, si elles en avaient contenu, aurait disparu.
Ce n'est pas dire qu'il faut renoncer à savoir si la vie existait déjà. Nous pouvons déceler sa présence par des "bio-marqueur" chimiques. Lorsqu'un être vivant assimile du carbone, la sélection qu'opèrent ses enzyrnes a pour effet de modifier la proportion des isotopes 12C et 13C. Par rapport à leur valeur moyenne dans les carbonates d'origine non biologique, le carbone est "allégé". C'est ce que Mojzsis et son équipe ont constaté en novembre 1996 dans des roches du Groenland, datées de 3,8 MA à Isua et de plus de 3,85 MA à Akilia.

SCIENCE & VIE Hors Série > Décembre > 2006
 
 

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