La tectonique des plaques a peut-être joué un rôle clé dans l’apparition de la vie sur Terre

Alors qu’on pensait initialement que la tectonique des plaques était apparue relativement tard dans l’histoire géologique de la Terre, de récentes études suggèrent qu’elle s’est produite bien plus tôt et pourrait être impliquée dans l’émergence de la vie. Les données indiquent que de grands bouleversements géologiques se sont produits dès l’Archéen, ce qui aurait pu contribuer à l’apport d’éléments et de conditions essentiels à la vie.

Contrairement à d’autres planètes rocheuses, la Terre possède des plaques tectoniques en mouvement — pour des raisons encore partiellement incomprises. En effet, les autres planètes ou satellites rocheux du système solaire possèdent une croûte rigide et immobile, une configuration géologique connue sous le nom de tectonique à « couvercle stagnant » (ou « couvercle unique »). En revanche, la croûte superficielle de notre planète est composée de morceaux qui s’entrechoquent et s’emboîtent comme les pièces d’un puzzle.

Ces mouvements induisent un recyclage constant des plaques tectoniques. Les croûtes plus fragiles situées en surface et au niveau du manteau supérieur se déplacent au-dessus du manteau inférieur, qui est plus chaud et plus mobile. Cela permet la formation de nouvelles croûtes au niveau des dorsales médio-océaniques, les espaces séparant les plaques et permettant au magma du manteau inférieur de remonter vers la surface, de refroidir et de se solidifier. Ces croûtes océaniques sont ensuite régulièrement détruites et renouvelées par les mouvements de subduction, notamment lorsqu’une plaque glisse sous une autre.

Ce recyclage implique qu’il est extrêmement difficile de situer avec précision l’époque où les mouvements tectoniques ont débuté. La plus ancienne croûte océanique connue, située en Méditerranée, date d’il y a seulement 340 millions d’années, tandis que les roches qui se forment spécifiquement au niveau des zones de subduction ne remontent qu’à environ 700 millions d’années.

Les chercheurs ont en déduit que la tectonique des plaques n’a débuté qu’à partir de cette période, lorsque les organismes multicellulaires ont tout juste commencé à émerger. Cependant, des études récentes semblent suggérer qu’elle pourrait remonter à l’Archéen, il y a 4 à 2,5 milliards d’années, lorsque seule la vie unicellulaire était présente sur la planète. Cela pourrait suggérer que la tectonique des plaques est étroitement liée à l’apparition de cette dernière.

Les formes de vie primitives pourraient donc évoluer vers des formes complexes sur toute planète présentant une tectonique des plaques. « Il pourrait y avoir des milliards de planètes avec une forme de vie primitive, mais la capacité de construire un émetteur radio ou de lancer une fusée nécessite un certain nombre de circonstances qui ne sont susceptibles de se produire que sur une planète dotée d’une tectonique des plaques et d’océans et de continents », explique Robert Stern, géoscientifique à l’Université du Texas à Dallas, à Live Science.

Une tectonique des plaques apparue durant l’Archéen ?

Bien que sa contribution à l’émergence de la vie soit débattue, les scientifiques s’accordent sur le fait que la tectonique des plaques est étroitement liée à son évolution vers une forme complexe. Une étude a montré qu’elle pourrait être associée à des taux d’évolution rapides, probablement dus à l’adaptabilité et à la pression sélective provoquées par la fragmentation et la diversification des habitats.

La tectonique des plaques aurait aussi permis à la vie de s’adapter après des épisodes d’extinction massive, tels que la Grande Extinction du Permien qui a décimé 90% des organismes vivants sur Terre. Cet événement est lié à des émissions excessives de CO2 dues à une intense activité volcanique. Les mouvements tectoniques auraient provoqué l’érosion des roches continentales, ce qui aurait permis de décomposer les minéraux carbonés, de les entraîner vers les profondeurs océaniques et finalement les enfouir vers l’intérieur de la planète. Cela aurait contribué à rétablir un équilibre climatique plus favorable à l’épanouissement de la vie.

Des récentes preuves géochimiques suggèrent cependant que les mouvements tectoniques auraient débuté beaucoup plus tôt et contribué à l’émergence des premiers organismes unicellulaires, en ramenant les minéraux essentiels à cet effet depuis l’intérieur de la Terre vers la surface. L’analyse de cristaux de zircon a par exemple montré que la planète disposait déjà d’un océan il y a 4,4 milliards d’années, soit peu de temps avant l’apparition des premières formes de vie. Des terres avec de l’eau douce à leur surface existaient déjà dès 600 millions d’années après la formation de la Terre.

Ces résultats suggèrent que la croûte terrestre a commencé à se recycler dès l’Archéen, voire l’Hadéen. L’eau fragiliserait la croûte et la rendrait plus susceptible de se fracturer et d’induire des mouvements de subduction. Des expériences simulant ces mouvements ont provoqué la formation de roches fortement similaires aux plus anciennes retrouvées sur Terre. D’autre part, des chercheurs estiment que la tectonique des plaques était le seul moyen de réduire efficacement la quantité de CO2 dans l’atmosphère de la Terre primitive, de sorte à la faire passer des niveaux trouvés sur Vénus aux concentrations plus basses qui existaient au début de l’Archéen.

Par ailleurs, des travaux ont mis au jour des changements majeurs dans la chimie des minéraux datant d’il y a 3,8 milliards d’années. Ils indiqueraient une transition d’une croûte stable et rigide vers une plus fragmentée et d’apparence plus moderne, ce qui pourrait suggérer un début précoce des mouvements de subduction.

Une piste potentielle pour la recherche de la vie extraterrestre

Toutefois, des chercheurs estiment que ces données ne sont pas suffisamment convaincantes pour confirmer que la tectonique des plaques a débuté dès l’Hadéen. Sans compter qu’elles sont basées principalement sur des preuves géologiques qui pourraient littéralement tenir dans un dé à coudre, estime T. Mark Harrison, professeur émérite de géosciences à l’Université de Californie, à Los Angeles.

Néanmoins, si ces hypothèses se confirment, la tectonique des plaques pourrait donc être utilisée en tant que marqueur pour la recherche de la vie extraterrestre. Bien qu’elle ne soit pas susceptible d’abriter la vie en raison de sa proximité avec son étoile, l’exoplanète LHS 3844b (située à 49 années-lumière de la Terre) pourrait par exemple avoir un manteau actif et une croûte mobile. « En fin de compte, comprendre ce qui cause la tectonique et si elle pourrait fonctionner sur différentes planètes nous aidera à comprendre si ces planètes seront habitables », conclut Tobias Meier, expert en dynamique du manteau à l’Université d’Oxford.