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Les premiers continents de la Terre arasés par des pluies acides

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On a longtemps cru que la Terre primitive était restée inhospitalière pour la vie et dépourvue d'eau liquide pendant des centaines de millions d'années. L'analyse de grains de zircon il y a quelques années avait pourtant indiqué l'existence de continents et d'océans il y a plus de 4,3 milliards d'années. De nouvelles analyses le confirment ainsi que la présence d'une très forte érosion, probablement due à des pluies acides.

Une image au microscope en fausses couleurs d'un cristal de zircon âgé de plus de 4 milliards d'années, utilisé lors des analyses. Crédit : Mary Diman et John Valley

La période de l'histoire géologique de la Terre qui s'étend au-delà de -4 milliards d'années fait partie de ce qu'on appelle l'Hadéen, du nom du dieu des enfers Hadès. Selon les premières théories des géologues et des planétologues, elle aurait été marquée par un bombardement météoritique intense entretenant pendant longtemps un océan de magma.

De telles conditions auraient bien sûr été impropres à la vie et surtout à la conservation de roches de cette époque. Même en imaginant un début de croûte terrestre avec une tectonique des plaques extrêmement active, due à des courants de convection puissants à l'intérieur de la jeune Terre chauffée par la désintégration importante d'éléments radioactifs (et aussi en raison de la chaleur apportée par l'accrétion de la planète), le bombardement météoritique encore intense de cette époque, et la tectonique elle-même, auraient effacé presque toutes les traces des premières roches.

Sans remettre complètement en question l'existence d'une telle période infernale aux premiers jours de la Terre, il semblerait bien qu'elle n'ait duré que moins de 150 millions d'années. Il existe en effet des témoins de cette époque, des grains presque indestructibles qui traversent les âges : les zircons.

Possédant une exceptionnelle résistance à toute modification de leur composition chimique, ils apparaissent comme l'un des produits précoces de la cristallisation primaire des roches magmatiques, comme le granite, et des roches alcalines telles la pegmatite ou la syénite. On les trouve dans les sédiments sous forme de zircons détritiques, c'est-à-dire des grains transportés et charriés par l'érosion. Ce sont de fidèles enregistreurs des conditions qui régnaient lors de leur formation et Claude Allègre n'a pas hésité à parler dans un de ses livres de la mémoire des zircons.

Au début des années 2000, John W. Valley y avait analysé les abondances de certains isotopes et en avait conclu que dès -4,3 milliards d'années, la Terre possédait des continents et surtout des océans, même si leur température devait être plus élevée qu'aujourd'hui.

Cliquez pour agrandir. Les événements importants de l'histoire de la Terre. Crédit : Andree Valley

Un passé géologique animé mais disparu

Des collègues de John Valley à l'université Madison dans le Wisconsin apportent de l'eau à sa théorie. De plus, ils donnent une explication différente pour l'absence apparente de roches de plus de 4 milliards d'années. Ils ont à nouveau pénétré dans les arcanes de la mémoire des zircons à partir d'échantillons datés de -4,3 milliards d'années provenant de la région des Jack Hills en Australie.

Takayuki Ushikubo, Valley and Noriko Kita ont utilisé la microsonde ionique du Wisc-SIMS ion microprobe facility pour mesurer les abondances d'isotopes du lithium dans ces zircons, qui se sont montrés bavards. Ces analyses ont indiqué non seulement la présence de conditions favorables à l'apparition de la vie, comme de l'eau liquide et des températures relativement basses, mais surtout la présence de continents et d'une érosion intense.

Or, à cette époque reculée de l'histoire de la Terre, l'atmosphère devait contenir une importantes quantité de gaz carbonique, peut-être même 10.000 fois la quantité actuelle. Il devait en résulter des pluies particulièrement acides ainsi qu'un effet de serre conséquent. Ces conditions devaient bien évidemment se traduire par une érosion très forte des continents qui devaient ainsi disparaître rapidement à l'échelle géologique.

Comme les chercheurs s'en doutaient depuis quelque temps, ce serait donc là l'explication de « l'amnésie » de la planète pour ses premières roches. De plus, avec des conditions favorables apparues plus tôt que ce que l'on pensait alors il y a 20 ans, cette découverte a des implications pour l'origine de la vie.