Vue d'artiste de la Terre hadéenne. D'énormes lacs de lave générés par des impacts de petits corps célestes coexistaient avec de l'eau liquide en surface, sous une atmosphère de serre épaisse soutenue par le dégazage du magma en laves. © SwRI/Simone Marchi, Dan Durda
Sciences

La jeune Terre était frappée par un astéroïde comme Chicxulub tous les 15 millions d'années

ActualitéClassé sous :collision , Géologie , géochimie

[EN VIDÉO] Interview : la Terre menacée par des astéroïdes ?  Depuis quelques années les scientifiques étudient la menace possible des géocroiseurs pour notre Planète. À l’image du scénario de l’extinction des dinosaures, ces astéroïdes sont-ils une menace pour la vie sur Terre ? Futura-Sciences a interviewé Jean-Pierre Luminet, astrophysicien de renom, afin d’en savoir plus. 

Les premières années de la Terre étaient incroyablement violentes par rapport à aujourd'hui. Géologues et astronomes pensent que la Terre était frappée par un nombre important de gros astéroïdes dont certains avaient plus de 10 kilomètres de diamètre. Le taux de bombardement de la Terre primitive vient d'être réévalué par des chercheurs. Or ce taux a un effet significatif sur la géochimie de la surface de la Terre et sur sa capacité à soutenir la vie.

Avant l'essor de l'ère spatiale, la nature des cratères lunaires n'était pas claire et certains pensaient qu'il s'agissait de volcans. Les missions Apollo ont montré qu'il y avait incontestablement eu un volcanisme lunaire important et bien que la Lune ne soit assurément pas active aujourd'hui dans ce domaine, on ne peut exclure que certaines régions volcaniques sur notre satellite ne nous offrent un extraordinaire spectacle alors que l'humanité n'aurait pas encore disparu sur la Planète bleue.

Néanmoins, les missions lunaires ont bel et bien confirmé que la majorité des cratères étaient bien des cratères d'impacts et que les flots de basaltes occupant les bassins lunaires avaient en fait pris naissance en réponse à des impacts de corps célestes de taille conséquente. Mais l'un des apports les plus intéressants du projet Apollo a été la mise en relation entre le taux de cratérisation des régions lunaires et leurs âges, déduits de la datation sur Terre des échantillons de roches lunaires ramenés par les astronautes. Cela a permis une calibration d'une loi de décroissance exponentielle du taux d'impact des petits corps célestes au cours de l'histoire du Système solaire, calibration donnant des indications également sur les taux d'impact d'objets de taille donnée et finalement permettant d'estimer les âges des surfaces des autres planètes rocheuses du Système solaire en comptant les cratères.

Une vue d'artiste du Late Heavy Bombardment ou Grand bombardement tardif survenu à la frontière entre l'Hadéen et l'Archéen. © Mark A. Garlick

Ainsi, nous savons que depuis environ 4,5 milliards d'années, non seulement les impacts se font de plus en plus rares mais que les collisions avec des objets de petite taille sont plus fréquentes qu'avec des objets de grande taille. Si plusieurs petites Théia ont peut-être frappé notre Planète il y a plus de 4 milliards d'années en donnant naissance à la Lune, la modélisation de la formation des planètes dans le Système solaire, en complément de la loi exponentielle du taux de collision dont elle est initialement tirée, nous indique clairement que nous ne risquons plus rien à cet égard depuis le fameux Grand bombardement tardif il y a environ 4 milliards d'années.

C'est heureux car une biosphère a besoin d'une certaine stabilité pour apparaître et se développer. Nous savons toutefois qu'il y a eu de grandes crises biologiques dont au moins une était causée par l'impact d'un corps céleste d'une dizaine de kilomètres de diamètre, la fameuse crise KT associée à la formation de l'astroblème de Chicxulub au Yucatán. Le corps en question a ainsi conduit à la formation d'un cratère d'impact d'environ 180 kilomètres de diamètre et initialement de 20 kilomètres de profondeur. Il a incontestablement donné le coup de grâce aux dinosaures et à bien d'autres formes vivantes comme les célèbres ammonites.

Une vue d'artiste de la Terre à l'Hadéen, il y a plus de 4 milliards d'années. De gigantesques cratères d'impact provoquant la formation de mer de lave sont encore visibles, certains remplis de l'eau des futurs océans. Dans un article publié dans Nature en 2014, l'astronome Simone Marchi et ses collègues ont estimé que pendant les 500 premiers millions d'années de l'évolution de la Terre, plus de 10.000 astéroïdes de plus de 10 km sont entrés en collision avec la Terre. Les plus petits étaient donc d'une taille comparable à l'astéroïde qui a anéanti les dinosaures (avec environ les trois quarts des espèces végétales et animales !) il y a environ 66 millions d'années. Les effets de ces collisions, cependant, étaient minimes, par rapport aux plus gros car pendant la même période environ 200 objets de plus de 100 km de diamètre auraient frappé la jeune Terre. Chacune de ces collisions était au moins 1.000 fois plus énergétique que celle responsable de l'extinction des dinosaures. © Simone Marchi

Dix fois plus de Chicxulub pendant l'Archéen

Pour préciser et contraindre la période pendant laquelle la Vie est apparue sur Terre et a commencé à former sa biosphère, il faut donc mieux calibrer encore la loi de décroissance du taux d'impact. On pense généralement que même si de l'eau liquide et peut-être des océans ont commencé à exister dès l'Hadéen sur Terre, il y a donc plus de 4 milliards d'années - ce qui aurait permis à la vie de démarrer - il aurait fallu attendre une baisse significative du bombardement cosmique pour que la vie prenne vraiment son essor.

Ce serait donc pendant l'Archéen, l'ère géologique comprise entre il y a environ 4 milliards et 2,5 milliards d'années, que la Vie aurait finalement pris son essor, peut-être même en apparaissant une nouvelle fois si le Grand Bombardement Tardif, dont on a trouvé des traces sur la Lune, avait effacé les premières ébauches cellulaires de la biosphère à la frontière de l'Hadéen et de l'Archéen.

Une présentation de l’impact de Chicxulub à l'origine de la disparition des dinosaures. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Mark A. Garlick

Il se trouve que c'est pendant la semaine du 4 au 9 juillet 2021 que s'est tenue la conférence Goldschmidt annuelle de géochimie et qu'elle fut l'occasion d'une communication de l'astronome Simone Marchi, du Southwest Research Institute (Boulder, CO, États-Unis) qui a parlé en ces termes d'un travail récent avec ses collègues : « Nous avons développé un nouveau modèle de taux d'impact et l'avons comparé à une analyse statistique des données des anciennes couches contenant des sphérules. Avec cette approche, nous avons constaté que les modèles actuels du bombardement primitif de la Terre sous-estiment gravement le nombre d'impacts connus, tels qu'enregistrés par les couches de sphérules. Le vrai flux d'impact aurait pu être jusqu'à un facteur 10 fois plus élevé qu'on ne le pensait au cours de la période comprise entre 3,5 et 2,5 milliards d'années. Cela signifie qu'au cours de cette première période, nous étions probablement touchés par un impact de la taille de Chicxulub en moyenne tous les 15 millions d'années. Tout un spectacle ! »

Les sphérules auxquelles il fait allusion sont des cousines des tectites, comme celles associées à l'impact de Chicxulub, c'est-à-dire des gouttes de lave provenant des roches fondues par la chaleur dégagée par d'importants impacts de petits corps célestes. En se refroidissant rapidement ces gouttes de lave deviennent des verres volcaniques et si on en retrouve dans une même couche à bien des endroits sur Terre, cela implique qu'un impact considérable a eu lieu, impact dont l'énergie libérée a propulsé à des milliers voire des dizaines de milliers de kilomètres de distance des gouttes de lave.

On suspecte qu'il y aurait un lien entre ces impacts et des brusques variations du taux d'oxygène sur Terre pendant la période de l'Archéen où des organismes effectuant de la photosynthèse, en l'occurrence comme les algues associées aux fameux stromatolithes, étaient à l'origine de cet oxygène. Mais cela reste difficile à démontrer car contrairement à la Lune, l'érosion et la tectonique des plaques n'ont pas rendu facile la conservation des roches anciennes et ont dégradé les messages géochimiques et géodynamiques qu'elles pouvaient contenir.

Une vision de la Terre primitive pendant l'Archéen. La Lune était plus proche, causant d'importantes marées qui pourraient avoir joué un rôle dans l'apparition de la vie. On voit d'ailleurs dans cette vue d'artiste une Terre probablement âgée de seulement un milliard d'années avec des stromatolithes produits par des formes de vie photosynthétiques. © Tim Bertelink, CC by-sa 4.0
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