Planète

La tectonique des plaques daterait de plus de 4 milliards d'années

ActualitéClassé sous :géologie , tectonique des plaques , Terre primitive

Les géologues s'en doutaient et les preuves s'accumulent, même si la messe n'est pas encore dite : il y a quatre milliards d'années, la Terre de l'Hadéen ressemblait déjà à celle d'aujourd'hui avec ses océans et, surtout, une tectonique des plaques. Une nouvelle analyse de zircons vient donner encore plus de poids à cette hypothèse.

Une image de la Terre à l'Hadéen ?

Les plus anciennes traces connues de tectonique des plaques datent de 3,8 milliards d'années. Mais selon la fameuse mémoire des zircons, ce grand mouvement devait déjà être en place il y a plus de 4 milliards d'années, à l'époque baptisée l'Hadéen en référence au dieu des enfers, Hadès.

L'image qui prévaut encore de l'Hadéen est celle d'une ère infernale dominée par un volcanisme et un bombardement météoritique intense et où les océans et une croûte solide ne sont apparus que tardivement. Graduellement, cette image est en train de changer et la possibilité que, moins de 200 millions d'années après sa naissance, la Terre était déjà dotée d'océans, n'est plus considérée comme une absurdité sans fondement parmi les chercheurs en géosciences.

La région des Jack Hills, en Australie, où ont été découverts les plus vieux zircons connus sur Terre. En bas à droite, l'image au microscope d'un zircon vieux de 4,03 milliards d'années. Crédit : Nature-B. Watson & M. Hopkins

Mark Harrison et Craig Manning sont des chercheurs à l'Ucla, la célèbre université californienne. Avec Michelle Hopkins, une étudiante de thèse de cette même université, ils ont étudié des échantillons de roches prélevés dans la région des Jack Hills en Australie.

Agées d'au moins 3,6 milliards d'années, les roches sédimentaires de cette région contiennent des zircons détritiques très anciens dont certains dateraient même d'il y a 4,4 milliards d'années. Les trois chercheurs ont extrait de leurs échantillons plusieurs centaines de zircons dont les âges s'échelonnent entre -4 et -4,2 milliards d'années. Michelle Hopkins a ensuite analysé ces zircons à l'aide d'une microsonde ionique.

Dans un premier temps, la teneur en titane a été mesurée. Il s'agit d'un véritable géothermomètre donnant la température de formation de ces cristaux. Surprise, la faiblesse en titane obtenue indique une faible température, 700 ºC, ce qui est normalement insuffisant sauf si l'on imagine la présence de grande quantité d'eau dans le magma dont ils sont issus.

De gauche à droite Harrison, Hopkins et Manning examinant une des roches des Jack Hills. Crédit : Reed Hutchinson/UCLA

Ce fut un premier choc car selon l'image standard de l'Hadéen qui prévaut encore aujourd'hui, les océans ne s'étaient pas encore vraiment formés. Des investigations plus poussées ont mis en évidence de la muscovite en grande quantité dans les zircons. Or, il s'agit d'un minéral riche en eau que l'on retrouve aujourd'hui associé à la subduction d'une plaque océanique sous une plaque continentale !

Pour tester cette hypothèse, il a fallu faire appel à un géobaromètre, le taux d'aluminium dans les zircons a alors indiqué une pression de formation de 7.000 atmosphères, et donc une profondeur de 25 kilomètres.

A nouveau, cela ne cadre pas avec les modèles thermiques de la Terre de cette époque, plus chaude qu'aujourd'hui. La température à cette profondeur devait être le triple de celle mesurée avec le titane... sauf si l'on est bien dans un zone de subduction !

Toujours de gauche à droite Harrison, Hopkins et Manning examinant les résultats de l'analyse des zircons avec une microsonde ionique. Crédit : Reed Hutchinson/UCLA

La conclusion semble difficilement évitable, s'il y avait bien de la subduction alors c'est que la tectonique des plaques avait démarré et que des océans existaient déjà entre -4 et -4,2 milliards d'années.

Les chercheurs restent tout de même prudents, il se pourrait que des processus géologiques propres aux conditions de cette époque, et que nous imaginons difficilement, faussent cette conclusion. Reste que plusieurs indications sont convergentes et il est probable que l'Hadéen porte mal son nom, donc que la Terre ait été rapidement propice à l'apparition de la vie.