Le premier continent

D'où vient le sol sur lequel nous marchons ? En tant qu'êtres humains, nous avons tendance à tenir la terre pour acquise, malgré le fait que, même aujourd'hui, elle ne couvre qu'environ un tiers de la surface de la Terre. De plus, la terre est en grande partie bidimensionnelle. À l'exception des minuscules bêtes fouisseuses, la plupart de nos activités se déroulent à la surface. L'océan, d'autre part, a une vaste troisième dimension, abritant différents types de créatures tout au long. "Comme il est inapproprié d'appeler cette planète Terre", a écrit un jour le romancier de science-fiction Arthur C. Clarke, "alors qu'elle devrait clairement s'appeler Océan".

Quoi qu'il en soit, nous avons notre terre. Et nous tenons pour acquis que cette terre a toujours existé sur Terre, bien que sous une forme différente, avec un climat différent et habitée par des créatures différentes.

La géologie nous dit que même ce n'était pas le cas.

Nous vivons à une époque terrestre, mais il fut un temps où la Terre n'avait pas de terre. La façon dont la transition s'est produite reste un mystère, mais en regardant la composition des minéraux existants, nous pouvons en dire beaucoup sur la formation des continents.

Peut-être qu'en travaillant à reculons, nous pourrons apprendre la vérité sur le tout premier continent.

La Terre, géologiquement parlant, peut être classée en quatre sections. Il y a la couche de surface appelée la croûte. Si la Terre était une pomme, la croûte est l'épaisseur de sa peau. On marche sur la croûte terrestre, elle compose tous les continents et les fonds marins. Sous la croûte se trouve une couche connue sous le nom de manteau. Cette couche a des milliers de kilomètres d'épaisseur et représente 84 % du volume terrestre. On le comprend solide mais à l'échelle des temps géologiques il se comporte comme un liquide très visqueux, un peu comme le caramel. En dessous se trouve le noyau externe liquide et en dessous se trouve la boule de roche solide connue sous le nom de noyau interne.

Les continents, par définition, sont de grandes masses de terre sur la croûte terrestre séparées par un fluide comme l'eau. Avec cette définition, la Terre est la seule planète connue à avoir des continents. Alors que des planètes comme Mars ont pu avoir des masses continentales similaires dans le passé, puisqu'il n'y a pas d'eau liquide sur Mars, la Terre est la seule planète avec des continents.

Au siècle dernier, Alfred Wegener a proposé la théorie de la dérive des continents, selon laquelle la Terre avait autrefois un continent unifié qui a dérivé au fil du temps pour produire les sept continents que nous connaissons aujourd'hui. Cette théorie a été acceptée aujourd'hui comme un fait.

Une validation simple de la théorie de Wegener peut être vue en étudiant les similitudes dans les fossiles sur les différentes masses terrestres aujourd'hui. Pour ceux qui ont des doutes, notez à quel point la côte est de l'Amérique du Sud s'aligne bien avec la côte ouest de l'Afrique.

La Terre s'est formée il y a 4,6 milliards d'années (c'est-à-dire 4 600 000 000 d'années !). L'ère d'il y a 4,6 à 4 milliards d'années est appelée Hadean Aeon, du nom d'Hadès, le dieu grec de l'Enfer. Les scientifiques pensaient auparavant que la Terre était à l'origine une boule de feu et qu'au fil du temps, la surface extérieure s'est refroidie pour former la terre que nous connaissons aujourd'hui. Cependant, nous savons maintenant que la Terre était recouverte d'eau avant la formation des premiers continents.

Cette découverte a été faite grâce au minéral Zircon.

Les cristaux de zircon, ou ZrSiO4 ont une propriété particulière. Une fois formés, ils persistent même si leur roche mère est complètement détruite, ils sont pratiquement indestructibles. Un avantage supplémentaire est qu'ils ne sont pas très rares non plus.

L'âge de ces minéraux peut également être facilement trouvé en étudiant leur composition en uranium et en plomb. Les cristaux de zircon incorporent des atomes d'uranium et de thorium (tous deux les plus connus comme étant des combustibles nucléaires). Cependant, ces mêmes cristaux rejettent les atomes de plomb lorsqu'ils se forment.

Au fil du temps, l'uranium instable devient du plomb par désintégration radioactive - ce qui signifie que vous pouvez mesurer le rapport de l'uranium au plomb pour déterminer l'âge du cristal. Un jeune cristal contiendra une proportion plus élevée d'uranium, tandis que dans un cristal plus ancien, une proportion relativement plus élevée d'uranium se serait déjà transformée en plomb.

Plus pertinent est le fait que les cristaux de zircon révèlent des informations sur l'environnement dans lequel ils se sont formés. Cela peut être déduit de leurs rapports isotopiques d'oxygène.

L'oxygène a deux isotopes stables : ¹⁸O et ¹⁶O. ¹⁸O, avec deux atomes de plus, est plus lourd que ¹⁶O.

Lorsqu'elles pleuvent, les molécules d'eau composées de ¹⁸O se condensent plus facilement que leurs homologues plus légères. Et lorsque l'évaporation se produit, ce sont les molécules ¹⁶O qui disparaissent en premier, laissant derrière elles les molécules ¹⁸O. Nous pouvons donc raisonnablement supposer que les niveaux d'¹⁶O dans les océans étaient plus élevés pendant les périodes plus chaudes, tandis que l'¹⁸O dominait pendant les périodes plus fraîches et plus pluvieuses.

C'est dans ces proportions que les atomes d'oxygène sont capturés dans les cristaux de zircon, formant une capsule temporelle ou un instantané de la composition chimique de l'époque. En regardant les zircons, nous pouvons dire quand ils se sont formés et la température à ce moment-là.

Et, avec cette information, nous pouvons déduire exactement comment ces cristaux de zircon se sont formés.

Dans le manteau terrestre, le rapport isotopique de l'oxygène est toujours d'environ 5,3. Une note rapide : cela ne signifie pas qu'il y a 5,3 fois plus de ¹⁸O que de ¹⁶O. Le nom officiel de cette valeur est δ¹⁸O ou "delta-O-18", où le "delta" signifie "différence par rapport à l'eau de mer". Ainsi, lorsque nous comparons le rapport ici au rapport dans l'eau de mer, la différence est de 5,3.

Si la valeur de delta-O-18 est comprise entre 0 et 5,3, cela signifie qu'il y a eu une interaction importante du magma avec de l'eau à haute température avant qu'elle ne se solidifie en roche. (Naturellement, la valeur delta-O-18 de l'eau de l'océan est nulle, puisque c'est à cela que nous comparons tout le reste)

Si delta-O-18 est supérieur à 5,3, cela signifie que le magma a interagi avec les roches à la surface de la terre , plutôt qu'avec son eau. Ces roches de surface auraient auparavant interagi avec la pluie ou l'eau de l'océan. Comme mentionné précédemment, l'eau de pluie contient plus de ¹⁶O plus lourd. Cela signifie que les roches en auraient également eu plus et, enterrées et fondues dans le magma, auraient conservé cette valeur supérieure, qui aurait finalement été transmise à nos zircons à capsule temporelle lors de la cristallisation.

Les zircons les plus anciens ont un delta-O-18 d'environ 7,4. Cela signifie que l'eau devait être abondamment présente à la surface de la Terre à l'ère Hadéenne. Comment cela pourrait-il être? Après tout, c'était une période connue pour ses feux infernaux et ses volcans.

Les géologues ont réfléchi au problème et ont trouvé leur réponse la plus plausible : l'eau a probablement été transportée sur Terre depuis l'espace. L'ère hadéenne a été une période difficile pour la surface de la Terre, qui a été fortement bombardée par des météorites de l'espace extra-atmosphérique. Nous le savons car la terre sur la Lune montre que ces impacts météoriques étaient réguliers jusqu'à il y a 3,5 milliards d'années : les vestiges de ces attaques peuvent être observés aujourd'hui sous forme de cratères sur la Lune.

Si la surface de la Terre était presque entièrement recouverte d'eau, comment se sont formés les premiers noyaux continentaux stables ? Pourquoi aucune terre qui s'est formée n'a-t-elle sombré dans le magma ?

Dans une nouvelle étude plus tôt cette année, des chercheurs de trois institutions – l'Université Curtin, le Geological Survey of Western Australia et l'Université du Maryland aux États-Unis – se sont réunis pour enquêter sur le passé ancien de la terre. Ils l'ont fait en examinant la plus ancienne masse terrestre exposée au monde : le craton australien du Pilbara.

Un craton est une partie ancienne et stable d'un continent. Cela signifie qu'ils sont restés fermement à la surface pendant des millions d'années. Le craton de Pilbara est l'un des nombreux vestiges continentaux de l'ère archéenne, datant d'il y a 4,0 à 2,5 milliards d'années. Dans la foulée de l'ère hadéenne, c'était à peu près à l'époque où le taux d'impacts de météorites diminuait sur Terre.

En étudiant les âges des zircons dans les roches et les valeurs de delta-O-18 à l'intérieur, les chercheurs ont conclu qu'il y avait trois étapes de formation de ce craton. Ce qui suit est une analyse intéressante.

Les zircons du premier étage peuvent être classés en deux groupes : ceux dont les valeurs delta-O-18 sont proches de celle du manteau, juste sous la croûte terrestre ; et ceux dont la composition en oxygène nécessite un processus très superficiel. Dans la deuxième étape, le delta-O-18 correspond au manteau. Et enfin, les zircons de la troisième étape ont des valeurs delta-O-18 nécessitant une interaction avec les matériaux de surface.

Comme vous pouvez le voir, il semble que les zircons se soient d'abord formés près de la surface et aient progressivement commencé à se former plus profondément. Mais était-ce vraiment le cas ? Les chercheurs, ayant étudié les diverses compositions des roches, suggèrent le contraire.

D'abord (pensez aux chercheurs), il y a eu une explosion fulgurante. Un gros objet a percuté la surface aqueuse de la Terre - un phénomène courant à l'époque, mais cette fois, l'impact a provoqué une exposition prolongée du magma à l'eau chaude, et par "prolongée", je veux dire plusieurs millions d'années. L'impact lui-même aurait formé des roches riches en magnésium à proximité, tandis que des roches riches en fer se sont formées un peu plus loin. Pendant ce temps, la combinaison de magma et d'eau chaude a créé des conditions très similaires à celles trouvées dans le sous-manteau : à tel point que même les rapports isotopiques de l'oxygène étaient similaires.

Au cours des quelque cent millions d'années suivantes, les matériaux les plus lourds se sont enfoncés dans le manteau, tandis que les magmas plus légers se sont déplacés vers la surface. Cette séparation a permis à la couche la plus légère de flotter et de rester à flot… formant finalement la « croûte » que nous connaissons aujourd'hui.

Les zircons de stade deux datent de la stabilisation de la croûte. Le magma du manteau s'est répandu autour de la base de la croûte, c'est pourquoi les zircons de stade deux ont pour la plupart des valeurs delta-O-18 similaires à celles trouvées dans le manteau.

Enfin, dans la troisième étape, les zircons ont des rapports au-dessus du manteau. Cela suggère qu'il y avait pas mal de roche au-dessus de la croûte de base qui a été incorporée dans le magma en dessous.

Le craton de Pilbara raconte une histoire intéressante, mais ce qui est plus important, c'est que les autres cratons sont d'accord. Le même modèle qui a été observé ici, nous disent les géologues, peut également être reconnu dans d'autres cratons. Cela signifie essentiellement que les explosions de météores étaient responsables de la stabilisation de la première terre sur Terre ; que chaque continent appartenant à cette planète a été rendu possible par des roches spatiales géantes s'écrasant sur sa surface.

Nous comprenons les météores comme une force destructrice. Ils sont toujours dépeints comme une catastrophe de fin du monde. Les météores provoquent des explosions ; les météores ont tué les dinosaures ; un météoroïde était la raison pour laquelle tout le monde ne voulait pas lever les yeux .

Cette perception est partiellement vraie, mais les cratons nous disent que les météores sont tellement plus. Comme toute force naturelle, ils sont à la fois créateurs et destructeurs ; ils peuvent perturber la terre à laquelle nous sommes habitués, mais avant de nous plaindre des météores, nous devrions nous rappeler ceci : ce sont peut-être eux qui nous ont donné la terre sur laquelle nous vivons en premier lieu.

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