Les premiers continents auraient émergé environ 700 millions d’années plus tôt que nous le pensions

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Il est communément admis que la montée des premières masses continentales stables, appelées cratons, a commencé il y a environ 2,5 milliards d’années, entraînée par la tectonique des plaques. Mais une récente analyse de sédiments rocheux localisés dans l’est de l’Inde suggère qu’ils auraient en réalité émergé il y a 3,3 à 3,2 milliards d’années, soit 700 millions d’années plus tôt que ne le pensaient les spécialistes.

L’émergence des continents a largement influencé l’atmosphère terrestre, le climat, la composition des océans et surtout, la prolifération de la vie. En effet, l’érosion des terres était la principale source de nutriments pour les premières formes de vie qui s’établissaient dans les environnements côtiers. « La livraison de ces nutriments aux océans de la Terre primitive était essentielle pour établir et maintenir les premières formes de vie », a déclaré le Dr Priyadarshi Chowdhury, géologue à l’Université Monash de Melbourne, et co-auteur de l’étude.

En outre, l’oxygène fourni par ces organismes photosynthétiques primitifs a finalement contribué à créer l’atmosphère riche en oxygène dans laquelle nous évoluons aujourd’hui. L’émergence des continents a donc été un moment charnière dans l’histoire de notre planète. «  Il est crucial de comprendre quand et comment la croûte continentale subaérienne s’est formée pour la première fois, car elle a probablement joué un rôle essentiel dans l’établissement de l’habitabilité de la Terre », notent les chercheurs. L’équipe s’est donc intéressée aux fragments continentaux les plus anciens, localisés en Inde, en Australie et en Afrique du Sud.

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Un mécanisme d’élévation différent du processus actuel

Lorsque les continents s’élèvent, ils commencent à s’éroder sous l’effet de la pluie et du vent ; la roche est transformée en grains de sable, qui sont transportés par les rivières, puis finissent par s’accumuler le long de côtes pour former les plages. C’est ainsi depuis des milliards d’années. Ainsi, en examinant les archives rocheuses d’anciens dépôts de sable, les géologues peuvent étudier les épisodes passés de formation des continents.

Le craton de Singhbhum, un ancien morceau de croûte continentale situé en Inde, contient plusieurs formations de grès ancien. Ces différentes couches ont été formées à partir de sable déposé dans les plages, les estuaires et les rivières, qui a ensuite été enfoui et comprimé dans la roche. Les scientifiques ont déterminé l’âge de ces gisements par datation zirconium-plomb — les grains de zircon se trouvant au cœur du grès contiennent d’infimes quantités d’uranium qui se désintègre en plomb au fil du temps.

Or, l’analyse a révélé que les roches sédimentaires ont été déposées il y a environ 3 milliards d’années, ce qui suggère qu’une masse continentale a émergé au niveau de l’Inde actuelle à la même époque. L’équipe précise que des roches sédimentaires d’âge équivalent sont également présentes dans les plus anciens cratons d’Australie (les cratons de Pilbara et de Yilgarn) et d’Afrique du Sud (le craton de Kaapvaal) ; plusieurs masses continentales pourraient donc avoir émergé autour du globe à cette époque.

Restait à déterminer par quels mécanismes ces cratons avaient réussi à sortir de l’eau, des mécanismes qui sont « complètement différents des processus qui produisent aujourd’hui l’élévation de la croûte subaérienne », souligne Jacob Mulder, géologue à l’Université du Queensland et co-auteur de l’étude. Si la tectonique des plaques est désormais le principal moteur de l’élévation des plaques continentales, Chowdhury soutient que les cratons se sont formés avant que les plaques lithosphériques ne se mettent à bouger. « Lorsque deux continents [les plaques] entrent en collision, vous formez l’Himalaya, vous formez les Alpes. Ce n’était pas le cas il y a 3 milliards d’années », a-t-il déclaré.

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Un processus indispensable à la prolifération de la vie

Les continents possèdent une croûte épaisse (de plus de 45 kilomètres généralement), qui leur permet de « flotter » au-dessus du manteau terrestre, un peu à la manière d’un bouchon dans l’eau ; en revanche, les blocs continentaux dont la croûte est inférieure à 40 kilomètres environ restent immergés. Le secret de l’élévation des terres réside donc dans leur épaisseur. C’est pourquoi l’équipe a cherché à comprendre comment et pourquoi les cratons ont commencé à s’épaissir.

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Leurs recherches ont révélé que les granites — qui résultent du refroidissement lent de grandes masses de magma — qui composent le craton de Singhbhum se sont formés à des profondeurs de plus en plus grandes, entre 3,5 et 3 milliards d’années environ, ce qui implique que la croûte s’est épaissie au cours de cette période, probablement à partir d’un amas de lave qui s’est formé au fil du temps. Les granites font partie des roches les moins denses ; ainsi la croûte du craton de Singhbhum gagnait en flottabilité à mesure qu’elle s’épaississait. Les chercheurs ont déterminé qu’elle avait atteint 50 km d’épaisseur il y a environ 3 milliards d’années ; elle était donc devenue suffisamment épaisse pour flotter, comme un iceberg sur l’eau.

Non seulement l’émergence des terres a largement favorisé la prolifération de la vie — et donc, la production d’oxygène à la fois dans l’atmosphère et les océans — mais l’érosion des premiers continents aurait également contribué à piéger le dioxyde de carbone de l’atmosphère, ce qui aurait entraîné la formation de poches de climat froid localisées et la formation de glaciers. En effet, les premiers dépôts glaciaires apparaissent dans les archives géologiques, il y a environ 3 milliards d’années, peu après que les premiers continents ont émergé des océans.

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Les scientifiques sont en revanche incapables de déterminer pour l’instant combien de terres continentales possédaient la Terre primitive, ce qui permettrait de mieux comprendre l’évolution des divers cycles géochimiques opérant sur la planète. Une incertitude demeure également sur le relief des premiers continents. Ces questions feront sans doute l’objet de futures recherches.

Source : PNAS, P. Chowdhury et al.

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