À quoi ressemblait la Terre il y a 4 milliards d’années ? Voilà une question à laquelle il est difficile de répondre. Il existe en effet très peu de témoins géologiques de cette époque reculée que l’on nomme Hadéen. Les rares indices disponibles suggéraient, jusqu’à présent, que durant ces premières centaines de millions d’années, notre Planète présentait un environnement infernal.
Vue d’artiste de la Terre à l’Hadéen. © Dan Durda, Southwest Research Institute
Terre à l’Hadéen : un monde infernal ?
On imagine ainsi un monde dominé par les éruptions volcaniques, extrêmement chaud, avec une atmosphère suffocante chargée en dioxyde de carbone et un ciel assombri par les cendres et les fumées. Les données géochimiques laissent également penser que la Terre primitive était alors très « réductrice », c’est-à-dire pauvre en oxygène, avec comme conséquence une planète relativement « sèche ». Par comparaison, nous vivons aujourd’hui dans un monde « oxydé » et riche en eau, en raison de la présence notable de l’oxygène dans l’environnement.
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Les conditions atmosphériques de la Terre primitive ressemblaient à celles de l’actuelle Titan !
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Mais cette vision de la Terre primitive est-elle correcte ? Une nouvelle étude révèle que ce monde primitif aurait peut-être été bien plus semblable au nôtre qu’on ne le pensait jusqu’à présent.
Les zircons : des archives renfermant plusieurs chapitres de l’histoire terrestre
Comme toujours lorsqu’il s’agit de l’étude de périodes si anciennes de l’histoire terrestre, les chercheurs se sont basés sur l’analyse de minuscules cristaux : les zircons. Ce sont en effet les seuls et uniques témoins encore interprétables de ces temps reculés. L’avantage des zircons est qu’ils sont extrêmement résistants à toute altération, qu’elle soit chimique ou thermique. Leur structure est ainsi capable de conserver, au fil des milliards d’années, les caractéristiques physico-chimiques du moment de leur formation, quels que soient les événements qui puissent survenir par la suite.
Les zircons cristallisent au sein de magma très chaud. C’est grâce à des zircons âgés de 4,4 milliards d’années, découverts dans l’ouest de l’Australie à Jack Hills, que les scientifiques ont pu déterminer la chimie du magma de la toute jeune Terre. Un élément crucial qui a aidé à construire des hypothèses sur la composition chimique de l’atmosphère primitive, du manteau et de la proto-croûte.
Une fois cristallisés, ces minéraux sont quasiment indestructibles : lorsque la roche qui les porte subit une fusion ou un épisode de métamorphisme (augmentation drastique de la pression et de la température), les zircons ne sont pas détruits ou transformés comme les autres minéraux. Une nouvelle frange va cristalliser sur le pourtour du cristal, un peu à l’image des anneaux de croissance d’un arbre. Or, ces anneaux portent en eux la signature des nouvelles conditions physico-chimiques de l’environnement. Ainsi, les zircons sont un peu comme des archives pouvant comporter plusieurs chapitres de l’histoire terrestre.
Zircon portant des « anneaux de croissance » associés à des épisodes de métamorphisme. © Shane K. Houchin
Une Terre riche en eau il y a 4,1 milliards d’années
L’équipe de chercheurs a ainsi observé les variations affectant certains éléments traces, comme l’uranium, entre le cœur et les anneaux de croissance de certains zircons. Et leurs résultats ont révélé quelque chose de surprenant, qui pourrait modifier notre façon d’imaginer l’environnement Hadéen. Les données montrent en effet que l’environnement terrestre était bien plus oxydé qu’on ne le pensait il y a 4,1 milliards d’années. Si la Terre a bien démarré son histoire en tant que monde réducteur, les choses ont donc rapidement évolué, en quelques centaines de millions d’années seulement.
« Ces nouvelles données remettent en cause l’image d’une Terre très réduite, infernale et sèche à cette époque, explique Shane Houchin, auteur principal de l’étude publiée dans Pnas. Au contraire, la croûte semble avoir été oxydée seulement 350 millions d’années après la formation de la planète, ce qui indique qu’il pourrait déjà y avoir eu beaucoup d’eau à ce moment-là. »
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Et ce n’est pas tout. L’analyse des zircons a également révélé qu’il y a 3,35 milliards d’années, ces cristaux ont subi une forte augmentation de la pression associée à un environnement de basse température (au sens géologique du terme). Des caractéristiques qui pourraient être attribuées à l’entrée dans une zone de subduction.
Ces résultats viennent donc renforcer l’idée qu’une forme de tectonique des plaques était déjà active à cette époque. Si cela se confirme, cela signifie que les conditions chimiques et dynamiques nécessaires à l’évolution de la vie pourraient avoir été réunies bien plus tôt qu’on ne le pensait.