Un vue d'artiste de la Terre primitive. © Nasa, JPL-Caltech, Peter Rubin
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Des roches inconnues auraient rendu la Terre habitable il y a plusieurs milliards d'années

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La Terre primitive a dû hériter d'une atmosphère riche en gaz carbonique dans un état comparable à celle de Vénus il y a plus de 4 milliards d'années. Des roches exotiques aujourd'hui disparues permettraient d'expliquer pourquoi la Terre serait rapidement devenue la Planète bleue habitable que nous connaissons.

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L'Hadéen est la période de l'histoire de la Terre la plus mystérieuse qui soit car nous n'avons quasiment aucune archive conservée dans les roches terrestres qui nous parlent vraiment de l'état de notre Planète bleue il y a plus de 4 milliards d'années. On ne sait pas très bien s'il existait déjà des océans à ce moment-là et encore moins si la vie y était apparue. Les publications à ce sujet se succèdent et se contredisent depuis des décennies.

Incontestablement, au début de l'Hadéen au moins, la Terre a été pendant un temps couverte d'un océan de magma global et même si une croûte a finalement fini par se former, l'activité volcanique et le bombardement d'astéroïdes et de comètes devaient faire de notre Planète un enfer digne de celui d'Hadès, le dieu grec, pendant au moins cent millions d'années.

La théorie de la formation du Système solaire nous dit aussi que l'atmosphère de la Terre devait être riche en gaz carbonique et dépourvue d'oxygène biogénique. Il devait donc y avoir un fort effet de serre et notre Planète bleue devait alors beaucoup ressembler à Vénus. Quelque chose a dû se produire à cette époque qui a retiré de l'atmosphère des quantités massives de CO2 pour le piéger sous forme de roches.

Les premiers âges de notre Planète auraient été impropres à la vie ? De cette période infernale il ne resterait rien ? En sommes-nous certains ? Et puis, comment une « boule de feu » est-elle devenue la planète que nous connaissons, recouverte d'océans... En neuf minutes, Hervé Martin, géologue hélas récemment disparu, vous donne les clés pour décoder l'environnement de la Terre primitive. © Société Française d'Exobiologie

Deux chercheurs des universités de Yale et Caltech aux États-Unis, Jun Korenaga et Yoshinori Miyazaki, viennent de publier dans le célèbre journal Nature un article intéressant sur une modélisation de la transformation globale de la Terre primitive, qui l'a fait passer d'une boule de feu à une planète presque océan sur une période d'environ 500 millions d'années. Leur travail apporte un nouveau point de vue sur le piégeage du gaz carbonique et le fait que la Terre soit devenue une planète habitable et habitée, ce qui n'est pas le cas aujourd'hui de Vénus, sauf si l'on en croit les arguments avancés au sujet d'une possible détection de molécules de phosphine dans les hautes couches nuageuses de l’atmosphère de Vénus.

Des pyroxénites exotiques disparues

Korenaga et Miyazaki avancent maintenant que pendant l'Hadéen, des roches qui n'existent plus aujourd'hui ont réagi avec de l'eau liquide selon des processus géochimiques alors que l'atmosphère de la Terre était 100.000 fois plus riche en dioxyde de carbone qu'aujourd'hui.

Les lois de la thermodynamique, de la mécanique des fluides et celles de la physique et de la chimie des atmosphères de l'intérieur de la Terre dans la modélisation de l'Hadéen, construite avec des équations par les deux géologues, semblent en effet impliquer que ce qui a sauvé la Terre de l'enfer avec une température de surface dépassant les 200 °C ce sont des roches particulièrement riches en minéraux appartenant à la grande famille des pyroxènes - du grec πυρ (feu) et ξενος (étranger) : « étranger au feu » -, des silicates qui sont des composants courants des roches magmatiques et métamorphiques présents sur Terre de nos jours.

On voit sur cette photo un échantillon de diopside, un exemple de pyroxène ferro-magnésien calcique contenant donc du calcium. Il fait partie de la famille des clinopyroxènes de formule CaMgSi2O6. © Robert M. Lavinsky, CC by-sa 3.0

Ces roches exotiques, qui n'existent plus, étaient particulièrement riches en magnésium et devaient couvrir notre Planète, lui donnant un aspect vert sombre selon les chercheurs qui ajoutent que ce genre de roches (des pyroxénites) devait réagir avec le CO2 en donnant des carbonates.

L'idée que la formation de carbonates a permis de retirer de l'atmosphère des doses massives de gaz carbonique que l'on trouve sous forme de calcaires déposés juste après l'Hadéen, dans les océans de l’Archéen, n'est pas nouvelle et les géologues la considéraient depuis bien longtemps.

Mais dans le nouveau modèle de Korenaga et Miyazaki, le manteau plus chaud et convectif de l'Hadéen et de l'Archéen en combinaison avec ces pyroxénites exotiques aurait séquestré le gaz carbonique 10 fois plus vite que dans les modèles précédents du manteau et de la croûte terrestre. Il aurait suffi de 160 millions d'années seulement.

En bonus, comme le mentionne un communiqué de l'université de Yale, les interactions de l'eau des premiers océans avec les pyroxénites aujourd'hui disparues auraient été similaires avec celles que l'on observe aujourd'hui au niveau des fameuses sources hydrothermales de The Lost City (La cité perdue) au milieu de l'Atlantique.

Il s'y produit des réactions abiotiques entre l'eau de mer et la péridotite du manteau supérieur selon un processus connu sous le nom de serpentinisation. Il en résulte des fluides riches en hydrogène et en méthane, l'ensemble de ces processus étant pertinent pour certaines théories de l’origine de la Vie sur Terre.

Hervé Cottin, astrochimiste, professeur des universités, LISA, Université Paris Est Créteil/Université de Paris/CNRS, nous parle du site AstrobioEducation qui vous propose de partir à la découverte de l’exobiologie, une science interdisciplinaire qui a pour objet l’étude de l’origine de la vie et sa recherche ailleurs dans l’Univers. À travers un parcours pédagogique divisé en 12 étapes, des chercheurs et chercheuses de différentes disciplines vous aideront à comprendre comment la science s’emploie à répondre aux fascinantes questions des origines de la vie et de sa recherche ailleurs que sur la Terre. © Société Française d'Exobiologie

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