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Dans la recherche de réponses à la question des origines de la vie, connaître la structure et la dynamique de la Terre primitive est primordial. Il y a environ 4.6 milliards d’années, le Soleil, en même temps que l’ensemble des planètes, se formait à partir d’un gigantesque disque de gaz et de poussières en rotation. La Terre n’était alors qu’une boule de magma en fusion, qui s’est progressivement refroidie. Cependant, comme le révèlent de récents indices, les continents ne sont pas apparus tout de suite. En effet, une étude récente avance qu’il y a environ 3.2 milliards d’années, la Terre n’était probablement qu’un immense océan sans continents.

De nouvelles preuves suggèrent que la Terre primitive était recouverte d’un vaste océan et n’avait aucun continent. Des continents sont apparus plus tard, alors que la tectonique des plaques poussait d’énormes masses terrestres rocheuses vers le haut pour percer les surfaces marines, écrivent les chercheurs dans un article publié dans la revue Nature Geoscience.

Ils ont trouvé des indices de cet ancien monde aquatique préservé dans un morceau de fond marin ancien, maintenant situé dans l’arrière-pays du nord-ouest de l’Australie. Il y a environ 4.5 milliards d’années, des collisions à grande vitesse entre la poussière et les roches spatiales ont formé les débuts de notre planète : une sphère de magma bouillonnante. La Terre s’est refroidie en tournant ; finalement, après 1000 à 1 million d’années, le magma a formé les premiers cristaux minéraux dans la croûte terrestre.

De l’eau apparue précocement dans l’histoire de la Terre

Les premières sources d’eau ont certainement été amenées par des comètes riches en glace provenant de l’extérieur de notre Système solaire, ou bien elles provenaient du disque qui a donné naissance au Soleil et à ses planètes en orbite, au moment de la formation de la Terre. Lorsque la Terre était un océan magmatique chaud, de la vapeur d’eau et des gaz se sont échappés dans l’atmosphère.

« Ils sont ensuite retombés sous forme de précipitations alors que la Terre se refroidissait. Nous ne pouvons pas vraiment dire quelle est la source de l’eau à partir de notre étude, mais nous suggérons que, quelle que soit la source, elle était présente lorsque l’océan de magma était toujours là », explique Benjamin Johnson, géophysicien atmosphérique à l’Iowa State University.

La forte présence d’oxygène-18 conforte l’absence totale de continents

Dans la nouvelle étude, Johnson et son co-auteur Boswell Wing se sont tournés vers le paysage unique de Panorama dans l’arrière-pays australien. Son paysage rocheux préserve un système hydrothermal datant d’il y a 3.2 milliards d’années. Dans ce fond océanique escarpé, il y avait différentes versions, ou isotopes, de l’oxygène ; au fil du temps, la relation entre ces isotopes peut aider les scientifiques à décoder les changements dans la température de l’océan primitif et le climat global.

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basalte ocean

Image du lit basaltique étudié par les chercheurs ; il constituait le fond océanique de la Terre primitive il y a environ 3.2 milliards d’années. Crédits : Benjamin Johnson

Cependant, les géophysiciens ont découvert quelque chose d’inattendu grâce à leur analyse de plus de 100 échantillons de sédiments. Ils ont découvert qu’il y a 3.2 milliards d’années, les océans contenaient plus d’oxygène-18 que d’oxygène-16 (ce dernier est plus courant dans l’océan moderne). Leurs modèles informatiques ont montré qu’à l’échelle mondiale, les masses terrestres continentales neutralisent l’oxygène-18 des océans.

cycle eau

Schéma présentant le cycle de l’eau sur Terre. La présence de continents lessive progressivement l’oxygène-18 des océans, ne laissant que l’oxygène-16. Crédits : Benjamin W. Johnson et Boswell A. Wing

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En l’absence de continents, les océans transporteraient plus d’oxygène-18. Et le rapport entre ces deux isotopes de l’oxygène a laissé entendre qu’à l’époque, il n’y avait aucun continent. Cette valeur révèle des conditions différentes de l’océan moderne d’une manière qui peut s’expliquer le plus facilement par un manque de croûte continentale émergente, selon les auteurs.

Un résultat important concernant la question des origines de la vie

D’autres chercheurs ont déjà proposé l’idée que la Terre était autrefois recouverte par l’océan. Cependant, il y a moins d’accords sur la proportion de cette croûte visible au-dessus du niveau de la mer.

Cette nouvelle découverte fournit des contraintes géochimiques réelles sur la présence de terres au-dessus du niveau de la mer. La perspective d’une ancienne Terre aquatique offre également une nouvelle approche sur une autre question intrigante : où sont apparues les premières formes de vie de la planète et comment ont-elles évolué ?

« Il existe deux grandes options pour l’origine de la vie : les évents hydrothermaux et les étangs. Si notre travail est précis, cela signifie que la quantité d’environnements sur la terre ferme propices à l’émergence et le développement de la vie était vraiment faible ou nulle, jusqu’à quelque temps après 3.2 milliards d’années », conclut Johnson.

Sources : Nature Geoscience

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