LA PLANÈTE TERRE

LA PLANÈTE BLEUE

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EN BREF

La Terre est la troisième planète du système solaire et le seul objet de l'univers actuellement connu pour y abriter la vie.

C'est la planète la plus dense du système solaire et la plus grosse des quatre planètes telluriques.

 

D'après les analyses radiométriques et d'autres multiples sources fiables, la Terre s'est formée entre -4.65 et -4.56 milliards d'années, en une petite dizaine de millions d’années.

 

La gravité de la Terre interagit avec d'autres objets dans l'espace, en particulier le Soleil et la Lune, son seul satellite naturel.

 

​Au cours d'une orbite autour du Soleil, la Terre tourne autour de son axe plus de 365.26 fois par année ; ainsi, une année de la Terre est   d'environ 365.26 jours.

L'axe de rotation de la Terre est incliné, produisant les variations saisonnières sur la surface de la planète.

 

L'interaction gravitationnelle entre la Terre et la Lune provoque les marées océaniques, elle stabilise l'orientation de la Terre sur son axe, et ralentit progressivement sa rotation.
 

L'intérieur de la Terre est très actif avec un noyau inférieur en fer et nickel solide, un noyau supérieur liquide qui génère le champ magnétique Terrestre, et un manteau inférieur semi-rigide et légèrement visqueux, l’asthénosphère, animée d’un mouvement de convection extrêmement lent qui génère la tectonique des plaques. Au-dessus, le manteau supérieur et la croûte sont rigides et forment la lithosphère.

La lithosphère de la Terre est divisée en plusieurs plaques tectoniques rigides qui se déplacent à la vitesse de quelques centimètres par an sur des périodes de plusieurs millions d'années.
Les plaques sont soit océaniques, au fond des océans donc, soit continentales. Les plus denses s’enfoncent sous les plus légères dans des zones de subduction. Les plaques océaniques s’agrandissent et s’écartent par la remontée de magma dans les dorsales.
La tectonique génère la formation de montagnes par rabotage dans les zones de subduction de plaques, c’est l’orogenèse.
Des arcs volcaniques sont générés par la subduction et des volcans se forment aussi dans des zones de remontées magmatiques depuis le noyau externe, ce sont les points chauds.

Les mouvements tectoniques engendrent des catastrophes naturelles, séismes et tsunamis.

 

La Terre reçoit chaque jour une vingtaine de tonnes de cailloux venus de l’espace, la majorité sous forme de poussières météoritiques.

La terre est entourée d’une bulle gazeuse composée d’'azote (78%), d’oxygène (20%),  le reste, du gaz carbonique, de la vapeur d’eau et d'autres gaz qui forment l’atmosphère.

 

70,71 %, (360 700 000 km²), de la surface terrestre sont couverts d'eau, principalement par ses océans. Les 29,29 %, 149 400 000 km², restants sont des terres composées de continents et d'îles qui, ensemble, possèdent de nombreux lacs, fleuves et rivières et autres étendues d'eau qui contribuent à l'hydrosphère.

 

Les régions polaires de la Terre sont couvertes de glaces cela comprend le continent arctique et l’océan antarctique.

 

Au cours du premier milliard d'années de l'histoire de la Terre, la vie est apparue dans les océans et a commencé à impacter l'atmosphère et la surface de la Terre, conduisant à la prolifération d'organismes aérobies et anaérobies. Certaines preuves géologiques indiquent que la vie est apparue il y a un peu plus de 4 milliards d'années.

Depuis lors, la vie a évolué et prospéré. Durant l'histoire passée de la Terre, la biodiversité a connu de longues périodes d'expansion, parfois ponctuées par des extinctions massives.

 

Plus de 99,9 % de toutes les espèces qui se sont développées sur la Terre, ont disparu.

L’estimation du nombre d'espèces vivant sur Terre aujourd'hui est encore inconnue, la plupart des espèces n'ont jamais été décrites.

Pour la taille...

Soyons modestes... !

Accrétion et différenciation...

Le planétoïde qui deviendra la terre se forme par accrétion de la matière qui passant à sa portée subit son attraction. Sous l’effet de la chaleur, 1200° C en surface, et de la gravité, les différents éléments chimiques se répartissent en couches selon leur densité c'est la différenciation.

Formation des roches...

C'est le début de la géologie !

Après quelques dizaines de millions d'années, la surface se refroidit, environ 70° C,  des minéraux cristallisent et s’assemblent pour former des roches qui forment une croûte. Elle est couverte de volcans et bombardée de milliards de milliards de météorites dont certaines gigantesques. Ces météorites apportent non seulement de la matière mais aussi des molécules d'eau. Cette eau avec la vapeur qui se condensera et précipitera va finir par recouvrir la planète.

Roches primitives...

En 2008 on croyait avoir trouvé les roches les plus anciennes.

 

" Des roches retrouvées au Québec sont les plus anciennes connues à ce jour, ayant un âge estimé à 4,28 milliards d'années, une découverte qui fournit des indices sur les premiers stades d'évolution de la Terre, selon une étude publiée en 2008.

Ces roches sont 250 millions d'années plus anciennes que celles qui étaient connues jusqu'à 2008.

Elles proviennent de la ceinture de roches vertes de Nuvvuagittuq (il n'y a pas de fautes de frappe), une prolongation des formations géologiques sous-jacentes aujourd'hui en surface sur la rive ouest de la baie d'Hudson.

Cette zone a été reconnue en 2001 comme un site où se trouve des roches très anciennes, soulignent les auteurs de ces travaux parus dans la revue Science datée du 26 septembre. Jonathan O'Neil de l'Université Mac Gill, Montréal, a effectué des prélèvements qu'il a analysé. Avec Richard Carlson, membre de la Carnegie Institution, ils ont daté les roches par mesure de la composition isotopique de deux éléments présent mais très rares, le samarium et le néodynium. Les divers échantillons ont été daté de 3.8 Ga pour les plus récents et 4.28 pour les plus anciens que l'on appelé "faux amphibolites". L'étude réalisée par les deux géologue démontre qu'il s'agit certainement de dépôts volcaniques.

Des grains de zirconium découvert dans l'ouest australien avaient été datés de 4.03 Ga il y a quelques année déjà mais ce n'était que des fragment de roches érodées.

L'étude de ces roches primitives, nous renseigne sur les conditions de formation des premières croutes. Ces roches sont très très rares car les premières croutes ont disparu, elles ont été broyées et digérées par le manteau qui les a recyclées, sans doute plusieurs fois. "

En 2014 on a trouvé encore plus vieux.

Âgé de 4,404 milliards d'années ce cristal est le plus vieux

morceau de la croûte terrestre connu. Ce fragment bleu-électrique

de zircon a confirmé la compréhension des scientifiques de la façon dont la planète s'est refroidit et devint habitable. Sa taille 400 µm, soit le diamètre de 4 cheveux.

Le zircon est un minéral du groupe des silicates, sous-groupe des nésosilicates. De composition ZrSiO4, c'est un silicate de zirconium naturel.

Des scientifiques ont découvert le plus vieux fragment de la croute terrestre

et il est bleu.

Ce cristal de zircon vieux de 4,4 Ga n'avait que 200 millions d’années lorsqu'il s'est formé dans l’environnement chimique apocalyptiques de l'enfance de la terre.

La découverte, rapportée dans « Nature Geoscience », confirme notre conception de la façon dont la planète se refroidit et devint habitable.

 

La BBC communique :

​Cela signifie que la terre avait formé une croûte solide beaucoup plus tôt que ce qu'on pensait auparavant, après sa formation il y a 4,6 milliards ans, et très rapidement après la grande collision avec un corps de taille mars qui, croit-on, à donné naissance à la lune juste quelques dizaines de millions d'années après cela. Avant cette époque, la terre aurait été une boule bouillonnante de magma fondu.

Mais savoir que sa surface ai durcie si tôt soulève la perspective tentante que notre monde est devenu prêt à accueillir la vie très tôt dans son histoire.

 

Ce vestige particulier du passé de la terre est une rareté — la plupart des roches superficielles de la terre sont relativement modernes (moins de quelques centaines de millions d'années). Mais ces zircons de l'ouest australien sont des morceaux de roche durs qui ont été agglomérés ensemble et solidifiés dans le nouveau matériau, ce qui signifie qu'ils continuent à héberger des indices sur les conditions dans lesquelles ils ont été formés. Alors, qu'est-ce que ce petit artefact nous dit ? Il suggère que la terre s’était assez refroidie à son 100-millionième anniversaire pour qu'une croûte rocheuse ai pu se former.

 

 

 

LE PLUS VIEUX TÉMOIN

ÉMERGENCE DES CONTINENTS

Une histoire Archéenne

L’émergence des continents est beaucoup plus tardive. Pour les géologues et les micropaléontologues, les plus vieux sédiments que l’on retrouve à Ishua au Groenland, en Inde et au Gabon remontent entre 3.7 et 3.8 milliards d’années, c'est-à-dire à l'Archéen. D’autres plaques tectoniques, telle la région d’Acastagneiss située sur la partie ouest du bouclier canadien sont âgées de 3.96 milliards d’années.

 

Il n'existe que trois endroits dans le monde contenant des roches de plus de 4 milliards d'années : dans l'ouest de l'Australie, dans le bouclier canadien (plateau laurentien) ainsi qu'au nord des Territoires du Nord-Ouest du Canada où il existe des roches métamorphiques comme des granites et des zircons très anciens.

Ainsi, en 2017 les géochimistes Jonathan O’Neil de l'Université d'Ottawa et Richard Carlson de la Carnegie Institution de Washington DC ont publié dans la revue Science une étude décrivant la découverte de roches appartenant à la croûte terrestre originelle. Ces roches furent découvertes dans les collines basses (elles furent érodées durant le dernier âge glaciaire) situées aux abords de la baie d'Hudson, au nord-est du Canada.

Comme on le voit ci-dessous à gauche et au centre, la pierre ressemble presque à n'importe roche brute : grise, dure, informe. C’est un granite d'apparence ordinaire mais qui cache un trésor. En effet, grâce à une nouvelle technique de datation, les deux chercheurs ont découvert dans ces échantillons des traces de samarium 146, un élément des terres rares, radioactif et donc instable dont la demi-vie est de 103 millions d'années. On ne trouve cet élément que dans la toute première croûte terrestre. Au cours de sa décroissance, il forme différents isotopes-fils dont le néodyme 142. C'est en mesurant au spectromètre de masse la proportion des différents isotopes qu'on peut déterminer ceux qui proviennent d'une ancienne roche formée avant la disparition du samarium-146. En appliquant cette méthode, O'Neil et Carlson ont pu déterminer que le granite s'est formé par métamorphisme il y a 2.7 milliards d'années et que le basalte originel s'est formé il y a au moins 4.2 milliards d'années, un record absolu. Autrement dit, cet élément aurait été incorporé dans une roche basaltique pendant 1.3 milliard d’année avant de se transformer en granite.

Cela signifie surtout que les basaltes qui se sont transformés en granite de 2.7 milliards d'années ont survécu pendant 1.5 milliard d'années avant de subir les processus destructeurs de la subduction et du métamorphisme. Aujourd'hui, une telle survie serait impossible en raison des déplacements des plaques tectoniques qui renouvelle les basaltes en une centaine de millions d'années.

Comme un fossile conserve les détails des structures originelles, bien que la roche se soit transformée au fil des éons, elle ressemble encore fortement à la roche initiale. "C'est un basalte correspondant parfaitement à la composition de la roche précurseur que nous pensons être à l’origine de tout", a expliqué O'Neil.

En haut, le granite que l'on trouve sur les rives est de la baie d'Hudson contiennent des traces de la croûte terrestre primitive. Au centre, un échantillon de granite daté de 4.2 milliards d'années, un record absolu en 2008.

En bas, un échantillon de roche découvert à 300 km au nord de Yellowknife, dans les Territoires du Nord-Ouest, au Canada. La datation des inclusions de zircon indique qu'elle remonte à 4.02 milliards d'années.

Documents J.O’Neil et R.Carlson/Carnegie Institution et J. R. Reimink et al.

En résumé, deux hypothèses peuvent expliquer la survie de ces basaltes.

  1. Selon la première théorie, les basaltes qui ont formé les granites du Canada proviendraient d'un gigantesque bloc rocheux qui résista à la subduction pendant 1.5 milliard d'années.

  2. Selon une seconde théorie, les mouvements tectoniques à l'époque de la Terre primitive étaient très lents voire inexistants, ce qui aurait permis aux basaltes de "flotter" à la surface de la Terre beaucoup plus longtemps que sous le régime actuel. Cette seconde hypothèse est supportée par d'autres résultats publiés en 2017 par Tim Johnson et ses collègues indiquant qu'il n'existait peut-être pas de plaques tectoniques à l'époque de la Terre primitive et donc que les premiers continents ne se sont pas formés par subduction. Cette hypothèse contredit évidemment l'idée que les plaques tectoniques expliqueraient le mieux l'évolution géodynamique de la Terre durant le premier milliard d'années. Mais une deuxième découverte que nous allons décrire tout de suite va dans le même sens que la proposition de Tim Johnson.

Comme on le voit ci-dessus à droite, un autre échantillon de roche très ancien fut découvert à 300 km au nord de Yellowknife, dans la partie ouest du bouclier canadien, à 2200 km environ à l'ouest du site de la baie d'Hudson. Selon une étude publiée en 2016 dans Nature Geoscience par le géophysicien Jesse R. Reimink de l'Université d'Alberta et son équipe, les zircons incrustés dans cette roche indiquent sans ambiguïté qu'elle remonte à environ 4.02 milliards d'années, approchant de peu du record précité.

Les signatures chimiques de cette roche furent analysées afin de comprendre comment le magma s'infiltra et interagit avec la roche et notamment avec les zircons. L'une de ces signatures enregistra l'assimilation du magma provenant de l'écorce terrestre. En effet, pendant son refroidissement, le magma réchauffe et fait fondre les roches autour de lui dont on peut encore trouver quelques traces aujourd'hui. La roche découverte près de Yellowknife en fait partie car elle provient d'une couche de roche fondue qui a interagit avec du magma plus ancien. Les traces de cette interaction sont visibles dans les cristaux de zircon.

L'échantillon ne présente aucune signature de l'écorce continentale. Si cela soulève plus de questions qu'elle n'en résout pour les géologues, elle révèle un fait en faveur de la théorie de Tim Johnson évoquée ci-dessus à propos de l'absence de plaque tectonique à cette époque ancestrale. En effet, cette roche suggère que la Terre d'il y a 4 milliards d'années était recouverte d'une surface solide similaire à la croûte océanique (celle qui forme le fond des océans) et non pas d'une croûte continentale comme on s'y attendait. Cette roche est donc précieuse car sa signature chimique unique révèle comment les premiers continents se sont formés et renseigne les scientifiques sur la nature des premières écorces terrestres.

 

En résumé, la découverte des deux roches de plus de 4 milliards d'années dans le nord du Canada suggère que pendant l'Hadéen il n'existait pas encore de continents. Mais cela ne veut pas dire qu'il n'y avait pas de "points chauds". La Terre de l'Hadéen devait être couverte d'îles volcaniques plus ou moins étendues dispersées dans un océan aux effluves acide et aux reflets verts ou rouges sous la lueur des laves. On en déduit que les plaques tectoniques sur lesquelles reposent les continents et beaucoup d'îles se sont formés il y a moins de 4 milliards d'années, durant l'Archéen.

Naissance des continents

Les théories de la tectonique des plaques et de la dérive des continents de Wegener (voir la page Dynamique interne de la Terre)  nous apprennent que la Terre est constituée de 12 plaques tectoniques principales, auxquelles s’ajoutent de nouveaux morceaux apparus suite à des ruptures ou des collisions entre plaques. Leurs limites sont formées par les ruptures dans le plancher de l’écorce terrestre, les zones de subduction et les fractures secondaires.

Les continents sont les seules structures de l’écorce terrestre n’ayant pas été recyclées, et par conséquent détruites par l’incessant cycle géothermique de convection qui se déroule dans le manteau. Leur subsistance vient du fait que les continents sont constitués de matériaux légers qui restent en surface pendant les phases de subduction des plaques tectoniques. Il n’est donc pas étonnant de retrouver des roches continentales remontant à 2 ou 3 milliards d’années alors que les fonds sédimentaires ou magmatiques des océans ne dépassent pas quelque 200 millions d’années.

Sur le plan paléontologique, on peut donc trouver dans les roches continentales les traces fossiles des premières formes de vie, y compris en haute altitude en raison du soulèvement des plaques tectoniques. Ces traces fossilisées ne sont toutefois pas très nombreuses car l’activité géologique, l’érosion et le métamorphisme ont détruit la plupart des roches primitives. Peu de fragments ont survécu à cette machine géologique infernale.

 

Notons que pour un paléontologue comme pour un archéologue, outre l'activité géologique qui peut effacer toute trace de vie en quelques minutes, l'érosion des sols et la décomposition des organismes jouent un rôle très pénalisant. C'est encore plus vrai dans les régions humides où les restes des organismes morts pourrissent et disparaissent avant leur momification ou leur fossilisation. C'est l'une des raisons qui rend le travail de ces chercheurs difficile quand il faut retracer la distribution d'une population ou l'origine géographique d'une espèce sachant que le manque de fossiles dans une région ne signifie pas que l'espèce n'y a pas vécu.

Concernant la durée du jour, durant l'Hadéen la période de rotation de la Terre était inférieure à 6 heures puis elle s'est fortement ralentie en l'espace d'un milliard d'années. On estime que durant l'Archéen cette durée a progressivement augmenté de 14 à 18 heures entre 3.8 et 2.5 milliards d'années. Il y a 550 millions d’années encore, au tout début du Cambrien, les premiers animaux marins devaient se contenter de 20 heures, la coquille du nautile par exemple en apportant la preuve (chaque jour la plupart des invertébrés marins ajoutent une strie à leur coquille. L'étude de leurs fossiles permet donc de calculer la durée du jour depuis le Cambien). Ce phénomène est intéressant à noter car il eut un effet sur le climat, sur la vitesse des vents et l'érosion des sols ainsi que sur le métabolisme des organismes.

Durant l'Hadéen, les vents devaient être très violents avec une houle très impressionnante, d'autant que les continents n'existaient pas encore et que la Lune était alors beaucoup plus proche de la Terre (<25000 km). Il faudra attendre le début de l'Archéen pour que la Lune s'éloigne jusqu'à 100000 km de distance. Par endroits, l'amplitude des marées atteignit une centaine de mètres de hauteur ! Les rivages étaient donc soumis à une érosion intense, générant des débris et des dépôts importants de sédiments dans les dépressions.

Comme nous l'avons expliqué, sous l'effet des pluies acides le fer présent dans les roches s'est dissolu dans les océans, donnant aux continents une couleur grise bordés par des eaux acides et vertes, un milieu qui est resté franchement invivable jusqu'à la fin de l'Hadéen. Parfois, on peut encore retrouver des roches Archéennes sous forme de sables ou de galets érodés d'uraninite (du minerai d'uranium) et de pyrite (sulfure de fer), les rares témoins de cette époque primordiale.

L'atmosphère... Le déluge... L'océan... La "soupe primordiale"...

Le début de la vie !

L'atmosphère d'alors était différente de celle d'aujourd'hui, elle était composée de :

  • méthane (CH4),

  • d'ammoniac (NH3),

  • d'hydrogène (H2),

  • de vapeur d'eau (H2O), cette vapeur d'eau formant un très épais nuage tout autour de la planète.

la température y était élevée, de nombreux et puissants orages y sévissaient.
Dans ces conditions aucune forme de vie ne pouvait se développer.

Il a beaucoup plu sur la planète où déjà des milliards de météorites et des comètes y ont déposé des milliards de milliards molécules d'eau à tel point qu’elle est maintenant recouverte d’un immense océan (70.71% de la surface terrestre). Dans ces eaux il y avait une intense activité chimique, l’atmosphère n’était pas celle que nous connaissons aujourd’hui. C’est dans ces conditions que se seraient développées les premières formes de vie. On date les premières traces fossiles de bactéries vers 3.8 Ga.

EAU ET OCÉANS

Les océans se sont formés dès l'Hadéen (entre 4.5-3.8 milliards d'années) suite au dégazage intensif du manteau terrestre. En effet, l'analyse isotopique de l'eau et notamment de l'hydrogène (1 proton) et du deutérium (1 proton + 1 neutron) montre que l'eau de mer contient la même proportion de deutérium que les micrométéorites qu'on retrouve notamment en Antarctique. Ces roches se sont formées directement suite à la condensation de la nébuleuse protosolaire.

Que l'eau existe sous forme moléculaire (H2O) ou cristallisée (OH) dans les minéraux, elle s'est libérée et continue à se libérer sous l'effet de la chaleur régnant dans le manteau. Favorisant localement sa fusion, le magma moins dense remonte en surface via les cheminées volcaniques. Ensuite, les gaz sont libérés au cours des éruptions volcaniques et sont transportés dans l'atmosphère. L'eau se condense et retombe sous forme de pluie sur la surface de la terre. C'est ce cycle qui a formé un ou plusieurs océans, faisant tomber sur terre des déluges de pluie accompagnés de tempêtes et d'ouragans pendant des millions d'années !

La découverte de fossile de pluie, c'est-à-dire de l'empreinte de gouttes de pluie dans des matériaux meubles et les résultats de leur analyse (leur forme, leur taille, leur vitesse, etc.) ont permis d'évaluer la pression atmosphérique à l'époque de leur chute. Ces données, complétée par des modèles climatiques ont permis de déduire que l'intensité des pluies s'est fortement réduite à l'Archéen (voir plus bas), devenant pas plus de deux fois plus intense qu'aujourd'hui.

Des traces archaïques de zircon contenant de minuscules diamants ont été découvertes à l’ouest de l’Australie remontant entre 4.1 et 4.4 milliards d’années. Ces diamants contiennent des traces d'oxygène terrestre, apportant la preuve que de l'oxygène et de l'eau chaude existaient déjà sur Terre il y a 4.4 milliards d'années.

Nous assistons ensuite à une première vague de bombardements cométaires, peut-être suivie d'une seconde. Étant donné que plusieurs comètes visitées par les sondes spatiales ne présentent pas la même abondance isotopes que celle les océans, si elles ont probablement participé au remplissage des fosses océaniques, la contribution des comètes ne peut pas dépasser 30 à 40 % de la masse d'eau selon les dernières estimations (les valeurs inférieures à 10 % de la masse des océans étant contredite par les données récentes).

En 1953, à l'université de Chicago, Stanley Miller et Harold Urey, ont reconstitué les conditions de l'océan primitif. Ils ont conçu un circuit fermé avec des gaz (méthane CH4, ammoniac NH3, dihydrogène H2 et eau H2O) le mélange chauffé et refroidi a été soumis à des arcs électriques simulant les orages et à un rayonnement UV pendant une semaines.
Ils ont ainsi obtenu les briques de la vie, des molécules organiques, certains composés étaient concentrés à plus de 2 %, formaldéhyde (H2CO), acide cyanhydrique (HCN), urée (CON2H4), des acides aminés (AA) et des bases.

Naissance de la vie en laboratoire...

Apparition de la vie sur Terre...

A LA SUITE DE CETTE VIDÉO VOUS EN TROUVEREZ PLUSIEURS AUTRES QUI VOUS DÉCRIRONT L’ÉVOLUTION DE LA VIE...

Travailler sérieusement sans se prendre au sérieux !

Travailler sérieusement sans se prendre au sérieux !

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