Des chercheurs viennent de mettre en évidence que la formation des premiers embryons de croûte continentale se serait faite avec une cyclicité d’environ 200 millions d’années. Une durée correspondant étonnamment aux phases de transit du Système solaire à travers les quatre bras de notre galaxie. Et si les deux types d’événements avaient un lien ?

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Comment se sont formés les premiers continents ? Dans un précédent article (lire ci-dessous), Futura décrivait le débat qui anime actuellement la communauté scientifique à propos de cette question. Alors que plusieurs théories existent, celle faisant intervenir des impacts météoritiques refait surface avec la publication il y a quelques semaines d'un article dans la revue Nature.

En se basant sur l'analyse de roches continentales parmi les plus anciennes qui existent sur TerreTerre, des chercheurs ont en effet proposé que la production de croûte continentale ait été initiée sous l'effet d'impacts météoritiques majeurs sur la jeune Terre alors occupée par un immense océan de magma.

Un cycle de croissance continentale calqué sur la durée d’une année galactique

Une nouvelle étude vient compléter cette hypothèse. En étudiant la composition isotopique des zirconszircons retrouvés dans les cratonscratons du Groenland et de Pilbara (en Australie), les chercheurs ont découvert que la période de formation des premiers continents s'étalait de -2,8 à -3,8 milliards d'années. Mais la croissance des continents se serait effectuée de façon intermittente et cyclique. Un pic de production de croûte continentale est en effet observé tous les 200 millions d'années environ. En fouillant du côté des données orbitalesorbitales, les chercheurs ont découvert que cette récurrence correspond étrangement aux phases de transittransit du Système solaireSystème solaire à travers les quatre bras spiralés primaires de notre Galaxie. Ce transit pourrait s'apparenter à une année galactique, en quelque sorte. Sa duréedurée est estimée à 225-250 millions d'années.

Représentation de notre Galaxie et de la migration de notre Système solaire au cours du temps. En rouge, les quatre bras de la Voie Lactée ; en jaune, le chemin parcouru par le Système solaire. Les données en orange détaillent les âges des différents pics de production de croûte continentale. © Kirkland et <em>al.</em>, 2022, <em>Geology</em>
Représentation de notre Galaxie et de la migration de notre Système solaire au cours du temps. En rouge, les quatre bras de la Voie Lactée ; en jaune, le chemin parcouru par le Système solaire. Les données en orange détaillent les âges des différents pics de production de croûte continentale. © Kirkland et al., 2022, Geology

En effet, notre Système Solaire ainsi que les bras en spirale de la Voie lactéeVoie lactée tournent autour du centre de la galaxiegalaxie en un immense mouvementmouvement circulaire, mais à des vitessesvitesses différentes ! Tandis que les bras en spirale orbitent à une vitesse de 210 km/seconde, le SoleilSoleil et sa cohortecohorte de planètes, dont la Terre, transitent quant à eux à une vitesse supérieure de 240 km/seconde. Ce décalage a une conséquence majeure : le Système Solaire traverse ainsi à intervalles réguliers les quatre bras galactiques. Or, celui-ci est entouré d'un nuagenuage cométaire, appelé Nuage d’Oort. Pour les scientifiques, lorsque le Système solaire entre dans un nouveau bras galactique, cela engendre une perturbation du Nuage d'OortNuage d'Oort.

Le nuage d'Oort, situé à la frontière du Système solaire. © Nasa, JPL-Caltech
Le nuage d'Oort, situé à la frontière du Système solaire. © Nasa, JPL-Caltech

Un afflux de comètes au moment de l’entrée dans un nouveau bras de la galaxie

À cette occasion, des corps cométaires gelés seraient alors dispersés en massemasse dans le Système solaire, entrainant un risque accru d'impacts avec les planètes et notamment la Terre. Ces comètescomètes arriveraient d'ailleurs avec une énergieénergie supérieure à celles des corps provenant de la ceinture d'astéroïdesceinture d'astéroïdes. Sur la jeune Terre, ces impacts puissants auraient ainsi eu la capacité de produire une plus grande quantité de liquideliquide magmatique, par décompression brutale du manteaumanteau. Ces roches fondues, enrichies en éléments légers comme la silice, l'aluminiumaluminium, le sodiumsodium et le potassiumpotassium, seraient alors remontées vers la surface, formant une sorte de proto-croûte flottant à la surface de l'océan de magmamagma primitif. Ces embryonsembryons de croûte seraient à l'origine des premières masses continentales.

La Terre, le 9 août 2021, photographiée par le satellite DSCVR, situé à 1,5 million de kilomètres. La présence de continents est l'une des spécificités de notre Planète. © Nasa
La Terre, le 9 août 2021, photographiée par le satellite DSCVR, situé à 1,5 million de kilomètres. La présence de continents est l'une des spécificités de notre Planète. © Nasa

Pour l'astrophysicienastrophysicien Phil Sutton, coauteur de l'étude dont les résultats sont parus dans la revue Geology, cette hypothèse mérite d'être mieux examinée. « Nous souhaitons établir ce lien et entamer la conversation pour examiner les processus géologiques qui se produisent au-delà de la Terre, au-delà du Système solaire et ce qui pourrait les conduire. Nous ne nous sommes pas simplement formés de manière isolée. »

L'hypothèse montre à quel point les forces externes à notre Planète, et même à notre Système solaire, auraient pu influencer le paysage terrestre. L'idée paraît cependant difficile à prouver et le nombre d'arguments reste pour l'instant très ténu.


Des astéroïdes géants à l’origine des continents ?

La question de la formation des premiers continents reste encore et toujours fortement débattue. En cause, la difficulté à trouver des éléments datant de plus de 4 milliards d'années. Une nouvelle étude vient cependant remettre au goût du jour l'hypothèse d'une origine liée à des impacts météoritiques majeurs.

Article de Morgane GillardMorgane Gillard publié le 13 août 2022

Si aujourd'hui la quantité de croûte continentale reste relativement stable et représente environ 30 % de la surface terrestre, il n'en a pas toujours été ainsi. À l'origine, notre Planète n'était composée que d'un immense océan de magma. C'est à partir de cet océan de roche en fusionfusion que la première croûte continentale s'est formée, donnant naissance aux premiers continents. Si l'on sait aujourd'hui que la croissance continentale est majoritairement associée au volcanisme des zones de subduction, les mécanismes impliqués dans la formation des premières masses continentales ne sont toujours pas clairement déterminés, la tectonique des plaquestectonique des plaques à laquelle participent les subductions étant inexistante avant 3,8 milliards d’années. On a cependant retrouvé certains minérauxminéraux typiques de la croûte continentale, des zircons, qui affichent un âge bien supérieur : plus de 4 milliards d'années.

Plusieurs théories pour expliquer la formation de la première croûte continentale

Il existe ainsi plusieurs théories pour expliquer la formation des premiers continents à partir de l'océan de magma primitif. Certains scientifiques suggèrent que tout à débuter par la formation d’une proto-croûte de composition bien différente de celle de nos continents actuels, mais qui aurait pu servir de « base » à la génération de la première croûte continentale. D'autres font intervenir des impacts météoritiques géants.

La question de la formation et de l'émergence des premiers continents reste toujours très débattue. © Fognmaa, Pixabay
La question de la formation et de l'émergence des premiers continents reste toujours très débattue. © Fognmaa, Pixabay

Bien que proposée depuis plusieurs décennies, cette seconde hypothèse n'avait jamais pu être clairement appuyée par des éléments solidessolides. Dans une nouvelle étude publiée dans Nature, une équipe de scientifiques de l'université de Curtin (Australie-Occidentale) vient cependant remettre cette théorie au goût du jour en apportant de nouveaux éléments.

Les premières roches continentales formées sous la chaleur des impacts météoritiques ?

Comme pour les autres études portant sur l'origine des premiers continents, Tim Johnson et ses collègues se sont basés sur l'étude de zircons provenant du craton de Pilbara, dans l'ouest de l'Australie. Les cratons sont en effet les régions de la Terre les plus anciennes et les plus à même de renfermer des traces, bien qu'extrêmement ténues, de l'origine de la première croûte continentale. Après analyse de la composition chimique des zircons, et en particulier des proportions des différents isotopesisotopes de l'oxygène, les chercheurs suggèrent que les premières roches continentales se seraient formées à partir d'un épisode de fusion en surface ayant progressé vers la profondeur, et non l'inverse. Or, cette découverte est en accord avec l'effet que produit un impact météoritique majeur.

Les roches très anciennes du craton de Pilbara. © Hiroshi Ohmoto, Yumiko Watanabe
Les roches très anciennes du craton de Pilbara. © Hiroshi Ohmoto, Yumiko Watanabe

La formation des premières roches continentales aurait donc pu s'initier dans les régions impactées par des météoritesmétéorites géantes, comme celle qui causa, des milliards d'années plus tard, la disparition des dinosaures. Ce type d'événement catastrophique était d'ailleurs loin d'être rare il y a 4 milliards d'années. La Terre était alors encore très intensément bombardée.

Les scientifiques souhaitent désormais renforcer leur théorie en analysant des zircons provenant d'autres régions du globe, afin de montrer qu'il s'agirait bien d'un mécanisme global et non d'une spécificité locale.