Des chercheurs de l’université de Copenhague (Danemark) estiment que notre Terre s’est formée plus vite qu’on le pensait jusqu’alors. © vovan, Adobe Stock

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La Terre se serait formée plus vite qu’on ne le pensait

ActualitéClassé sous :physique , géologie , Astronomie

La phase initiale de formation de la Terre s'est déroulée bien plus rapidement qu'on le pensait jusqu'alors. C'est en mesurant avec une extrême précision les isotopes du fer que des chercheurs ont abouti à cette conclusion.

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[EN VIDÉO] L'histoire de la Terre vue de l'espace  Depuis la fin de la Seconde guerre mondiale, l’Homme a pris de la hauteur et pu admirer enfin le monde qu’il habite. Depuis l’espace, la Terre est magnifique, diversifiée et malgré tout unie, sans frontière. De là-haut, « on voit la fragilité de la Terre, a déclaré l’astronaute Thomas Pesquet. C'est un oasis dans un océan de rien du tout ». 

Des collisions aléatoires de corps de plus en plus volumineux sur plusieurs dizaines de millions d’années. C'est ainsi que les astronomes ont longtemps imaginé que notre Terre s'est formée. Mais des travaux de chercheurs de l'université de Copenhague (Danemark) remettent aujourd'hui cette théorie en question. Le tout se serait joué en seulement cinq millions d'années.

Seulement ? À l'échelle de l'Univers, cela ne fait aucun doute. Et même à l'échelle de notre Système solaire. Son âge est estimé à environ 4,6 milliards d'années. Ramenant le tout à 24 heures, les résultats des chercheurs de Copenhague suggèrent qu'il n'aurait fallu à la proto-Terre qu'une minute et demie pour se former. Contre cinq à quinze minutes selon l'idée jusqu'alors admise.

Les travaux des chercheurs de l'université de Copenhague orientent désormais plus les astronomes vers une autre théorie. « Comme point de départ, il y avait des poussières. Des objets de taille millimétrique, tombant en pluie sur un corps en croissance et formant notre Terre d'un seul coup », explique Martin Schiller, chercheur, dans un communiqué de l’université de Copenhague.

Des chercheurs de l’université de Copenhague (Danemark) ont analysé la composition isotopique du fer dans les chondrites CI – tel que l’échantillon présenté ici. Ils montrent qu’elle seule se rapproche de celle que l’on rencontre sur Terre. © Université de Copenhague

L’eau plus banale que prévu ?

Cette conclusion, les chercheurs la tirent des mesures les plus précises jamais réalisées sur des isotopes du fer. Ils ont en effet étudié le mélange isotopique de cet élément dans différentes météorites. Un seul type de météorites présentait une composition similaire à celle de la Terre : les chondrites CI« Si le processus avait été plus aléatoire, nous n'aurions pas identifié un seul type de météorite, mais un mélange », assure Martin Schiller.

D'autres météorites, issues de Mars, par exemple, montrent que la composition isotopique du fer était différente dans les matériaux qui ont servi au tout début de la croissance de notre Planète. Sans doute en raison des températures qui régnaient alors au voisinage de notre jeune Soleil. Après quelques centaines de milliers d'années, notre Système solaire s'est suffisamment refroidi pour que la poussière de chondrites CI venant de l'extérieur pénètre la région d'accrétion de la proto-Terre.

« Cette poussière domine la composition du manteau terrestre. Ce n'est possible que si la majorité du fer plus ancien avait déjà migré vers le noyau. Et donc, si la formation de ce noyau - ce que les chercheurs appellent la différenciation planétaire - a eu lieu très vite », explique Martin Schiller. « Cette découverte précise non seulement l'histoire de notre Système solaire, mais elle pourrait aussi éclairer la façon dont les planètes se forment ailleurs dans la galaxie. »

L’eau pourrait être un simple coproduit de la formation des planètes

« Si notre théorie se vérifie, il se pourrait bien que l'eau s'avère être un simple coproduit de la formation des planètes. » De quoi rendre l'un des principaux ingrédients de la vie - telle que nous la connaissons - extrêmement banal dans notre Univers.

  • La composition isotopique en fer de notre Terre est semblable à celle d’un seul type de météorite : les chondrites CI.
  • De quoi imaginer que la Terre s’est formée plus vite qu’on ne le pensait.
  • Et que l’eau pourrait être un simple coproduit de la formation planétaire.
Pour en savoir plus

Formation de la Terre : un des géochronomètres était faux

La Terre et le Système solaire sont nés il y a 4,568 milliards d'années environ. Pour les événements qui ont suivi il y a désormais un doute depuis une nouvelle évaluation, revue à la baisse, de la demi-vie d'un isotope radioactif du samarium, l'un des géochronomètres utilisés pour dater ce qui s'y est produit pendant les premières centaines de millions d'années de leur évolution. La différentiation planétaire de la Terre, la Lune et Mars, se serait produite plus rapidement et plus tôt que ce que l'on pensait.

Article de Laurent Sacco paru le 09/04/2012

La Terre vue de l'espace par les astronautes d'Apollo 17. © Nasa

Il ne s'agit pas d'une remise en cause de l'âge de la Terre et du Système solaire. Mais un article publié dans Science prouve qu'il faut repenser la chronologie des événements pendant l'Hadéen sur Terre, sur Mars et sur la Lune. Si vous demandez à Wolfram Alpha de tout vous dire sur l'isotope de samarium 146, il vous apprendra qu'il est radioactif et avec une demi-vie suffisamment longue pour permettre de dater des processus géologiques anciens contrairement au carbone 14 et sa demi-vie de seulement 5.730 ans. Mais c'est surtout, en relation indirecte avec des abondances mesurables aujourd'hui des isotopes du néodyme qu'il permet de dater des processus s'étant produits à l'aube de l'histoire du Système solaire.

Seulement voilà, le chiffre de 103 millions d'années donné pour 146Sm est faux ! Selon un groupe de chercheurs ayant utilisé l'Argonne Tandem Linac Accelerator System du laboratoire national Argonne aux États-Unis, la véritable valeur de la demi-vie du samarium 146 est 68 millions d'années.

Un échantillon ultrapur de 2 g de samarium. © DP

Pas de révolution pour l'âge du Système solaire mais, en revanche, pour ce qui est de la chronologie établie des événements survenus pendant les premières centaines de millions d'années à l'intérieur des planètes rocheuses, il va falloir revoir la copie !

Grâce aux échantillons de roches lunaires et aux météorites martiennes, ainsi qu'aux roches terrestres, on avait estimé les dates de différentiation de ces planètes, c'est-à-dire la constitution de noyaux et manteaux bien séparés chimiquement. En prenant en compte la nouvelle valeur de la demi-vie du samarium, ces différentiations se seraient produites plus rapidement et les âges estimés avec d'autres horloges nucléaires deviennent convergents selon les chercheurs.

Une formation plus rapide du manteau de la Lune

Parmi les roches les plus vieilles du monde, certaines prennent des coups de vieux ainsi que les processus géodynamiques et géochimiques dont elles sont les témoins. D'ores et déjà, on peut dresser un premier bilan, que voici. 

Terre 

  • Un processus mantellique ayant formé certaines roches du Groenland était considéré comme s'étant produit 170 millions d'années après la formation du Système solaire. L'âge révisé de 120 millions d'années est maintenant plus en accord avec celui déterminé par une autre horloge nucléaire en rapport avec des roches trouvées en Australie. Cela suggère que ce processus a affecté toute la Planète.
  • De même pour des roches du Canada, on passe de 287 à 205 millions d'années après la formation du Système solaire pour un autre processus.

Lune

  • La formation du manteau lunaire a été datée à 242 millions d'années après la formation du Système solaire. L'âge révisé est maintenant de 170 millions d'années.
  • Une roche lunaire a été récemment datée avec trois chronomètres nucléaires, l'un d'entre eux étant le samarium 146. Les âges tirés des deux autres horloges s'accordaient, tandis que l'âge évalué à partir du samarium 146 était différent. La version révisée de la demi-vie du samarium 146 a résolu l'énigme.
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