{"id":5619,"date":"2014-05-14T08:23:26","date_gmt":"2014-05-14T06:23:26","guid":{"rendered":"http:\/\/wp.unil.ch\/allezsavoir\/?p=5619"},"modified":"2020-07-29T11:08:15","modified_gmt":"2020-07-29T09:08:15","slug":"un-minuscule-cristal-raconte-lhistoire-de-la-terre","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/allezsavoir\/un-minuscule-cristal-raconte-lhistoire-de-la-terre\/","title":{"rendered":"Un minuscule cristal raconte l’histoire de la Terre"},"content":{"rendered":"
\"Had\u00e9en.
Had\u00e9en. Vue d\u2019artiste de la Terre dans ses premiers millions d\u2019ann\u00e9es d\u2019existence. Recouverte d\u2019un oc\u00e9an de magma, elle \u00e9tait bombard\u00e9e de m\u00e9t\u00e9orites. \u00a9 Keystone\/Science Photo Library Mark Garlick<\/figcaption><\/figure>\n

C\u2019est confirm\u00e9: un fragment de zircon trouv\u00e9 en Australie est \u00e2g\u00e9 de 4,4 milliards d\u2019ann\u00e9es, ce qui fait de lui le plus vieux min\u00e9ral terrestre connu. T\u00e9moin de la plus tendre enfance de la Plan\u00e8te bleue, il prouve que notre Terre s\u2019est refroidie plus vite qu\u2019on le croyait. Et que les conditions favorables \u00e0 la vie seraient peut-\u00eatre plus anciennes que pr\u00e9vues.<\/em><\/p>\n

Il a beau \u00eatre microscopique puisqu\u2019il n\u2019est que deux fois plus gros qu\u2019un cheveu, ce fragment de zircon d\u2019origine australienne a fait beaucoup parler de lui. A juste titre. Vieux de 4,4 milliards d\u2019ann\u00e9es, comme vient de le confirmer une \u00e9quipe internationale de chercheurs, il est en effet le plus ancien min\u00e9ral terrestre connu. Ce qui fait de lui un pr\u00e9cieux t\u00e9moin de notre plan\u00e8te, telle qu\u2019elle se pr\u00e9sentait lorsqu\u2019elle n\u2019avait que quelques millions d\u2019ann\u00e9es.<\/p>\n

Des zircons tr\u00e8s \u00e2g\u00e9s<\/strong>
\nL\u2019histoire d\u00e9bute dans la r\u00e9gion de Jack Hills, \u00e0 l\u2019ouest de l\u2019Australie. C\u2019est dans cette zone, dont le socle g\u00e9ologique est tr\u00e8s ancien, que, \u00abd\u00e8s le d\u00e9but des ann\u00e9es 80, l\u2019existence de zircons tr\u00e8s \u00e2g\u00e9s a \u00e9t\u00e9 mentionn\u00e9e pour la premi\u00e8re fois\u00bb, pr\u00e9cise Pierre Vonlanthen, collaborateur scientifique \u00e0 l\u2019Institut des sciences de la Terre<\/a> (ISTE) de l\u2019UNIL. Il a toutefois fallu attendre 2001 pour qu\u2019une \u00e9quipe internationale dirig\u00e9e par Simon Wilde, g\u00e9ologue \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 technologique Curtin, en Australie, puisse dater les fragments de zircon les plus anciens.<\/p>\n

Les chercheurs en ont conclu que ce microcristal \u00abviolet fonc\u00e9, mesurant 220 microns sur 160\u00bb (un micron est un milli\u00e8me de millim\u00e8tre), selon la description que Simon Wilde en donne dans Nature<\/em>, \u00e9tait vieux de 4,4 milliards d\u2019ann\u00e9es. Ce r\u00e9sultat, se rappelle Pierre Vonlanthen, \u00aba cr\u00e9\u00e9 le buzz\u00bb chez les scientifiques. Comme c\u2019est toujours le cas en la mati\u00e8re, il a aussi fait d\u00e9bat.<\/p>\n

Il vient toutefois d\u2019\u00eatre confirm\u00e9 en mars dernier dans Nature Geoscience par une \u00e9quipe internationale, men\u00e9e par John Valley, g\u00e9ologue \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 du Wisconsin aux Etats-Unis. Aujourd\u2019hui, le doute n\u2019est donc plus permis. \u00abIl y a maintenant un faisceau d\u2019\u00e9vidences qui montre que l\u2019\u00e2ge de ce zircon peut difficilement \u00eatre mis en cause\u00bb, commente le min\u00e9ralogiste de l\u2019UNIL.<\/p>\n

\"Zircon.
Zircon. Vu en cathodolumi-nescence, ce zircon d\u2019une taille de 400 microns (0,4 mm) est le plus ancien connu, puisqu\u2019il compte 4,4 milliards d\u2019ann\u00e9es. \u00a9 John Valley, University of Wisconsin<\/figcaption><\/figure>\n

Datation: la transmutation de l\u2019uranium en plomb<\/strong><\/p>\n

La m\u00e9thode utilis\u00e9e pour sa datation est en effet bien rod\u00e9e. Elle tire parti du fait que le zircon renferme deux isotopes radioactifs de l\u2019uranium, les 238 et 235 (238U et 235U), qui sont instables et qui se d\u00e9sint\u00e8grent successivement en divers \u00e9l\u00e9ments pour donner finalement naissance \u00e0 des isotopes de plomb (206Pb et 207Pb). \u00abEn mesurant les quantit\u00e9s d\u2019isotope-m\u00e8re (l\u2019uranium) et d\u2019isotope-fils (le plomb) pr\u00e9sentes dans un \u00e9chantillon, ce g\u00e9ochronom\u00e8tre permet de d\u00e9terminer l\u2019\u00e2ge du min\u00e9ral\u00bb, explique le chercheur lausannois. La transmutation de l\u2019uranium \u00e9tant extr\u00eamement lente, puisqu\u2019il faut 4,468 milliards d\u2019ann\u00e9es \u00e0 l\u2019238U et 0,704 milliards \u00e0 l\u2019235U pour que la moiti\u00e9 de leurs atomes se transforment en plomb, il est possible de remonter tr\u00e8s loin dans le temps et de dater des mat\u00e9riaux tr\u00e8s anciens.<\/p>\n

Le zircon, un min\u00e9ral stable et robuste<\/strong><\/p>\n

\u00abCe cristal de zircon, et c\u2019est l\u00e0 son int\u00e9r\u00eat, poursuit Pierre Vonlanthen, s\u2019est form\u00e9 \u00e0 une \u00e9poque tr\u00e8s proche, \u00e0 l\u2019\u00e9chelle g\u00e9ologique, de celle de la naissance de la Terre\u00bb qui, elle, a eu lieu il y a 4,54 milliards d\u2019ann\u00e9es.<\/p>\n

Il n\u2019est d\u2019ailleurs pas surprenant que le plus vieux min\u00e9ral connu soit du zircon. Ce silicate de zirconium \u2013 qu\u2019il ne faut pas confondre avec la zircone, l\u2019oxyde de zirconium tr\u00e8s utilis\u00e9 en bijouterie pour imiter le diamant \u2013 est \u00abparticuli\u00e8rement stable et robuste\u00bb, selon le chercheur de l\u2019ISTE.<\/p>\n

Les roches magmatiques dans lesquelles il a pris naissance et s’est cristallis\u00e9 n\u2019existent plus: elles ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9truites par l\u2019\u00e9rosion et la tectonique des plaques. C\u2019est d\u2019ailleurs pour cette raison qu\u2019il n\u2019existe plus sur Terre de roches plus anciennes que les gneiss d\u2019Acasta, au Canada, qui n\u2019ont \u00abque\u00bb 4 milliards d\u2019ann\u00e9es.<\/p>\n

Mais le zircon, lui, a perdur\u00e9. \u00abIl r\u00e9siste tr\u00e8s bien aux attaques physico-chimiques li\u00e9es \u00e0 l\u2019\u00e9rosion; il est donc bien arm\u00e9 pour faire face aux al\u00e9as du temps.\u00bb Lorsque sa roche m\u00e8re s\u2019est d\u00e9sagr\u00e9g\u00e9e, \u00abil a pu \u00eatre lib\u00e9r\u00e9 et transport\u00e9, puis il s\u2019est accumul\u00e9 dans des roches d\u00e9tritiques\u00bb, c\u2019est-\u00e0-dire des roches s\u00e9dimentaires form\u00e9es par l\u2019accumulation de d\u00e9bris d\u2019autres roches.<\/p>\n

En outre, ajoute le min\u00e9ralogiste lausannois, le zircon a aussi, aux yeux des g\u00e9ologues, l\u2019avantage \u00abd\u2019\u00eatre pr\u00e9sent dans un grand nombre de roches diff\u00e9rentes, notamment dans les roches magmatiques telles que le granit\u00bb. On en retrouve donc des fragments, d\u2019\u00e2ges moins respectables toutefois, dans de nombreuses r\u00e9gions du globe, y compris en Suisse.<\/p>\n

Un t\u00e9moin de la petite enfance de la Terre<\/strong><\/p>\n

L\u2019affaire est donc entendue. Le fragment de zircon australien provenant de Jack Hills est le doyen des mat\u00e9riaux terrestres jamais dat\u00e9s. Mais ce n\u2019est pas ce record digne du Guinness Book<\/em> qui int\u00e9resse les g\u00e9ologues. Pour ces derniers, ce cristal est avant tout un pr\u00e9cieux document d\u2019archives, puisqu\u2019il t\u00e9moigne d\u2019\u00e9v\u00e8nements qui ont marqu\u00e9 la petite enfance de la Terre. Gr\u00e2ce \u00e0 lui, les scientifiques ont pu confirmer la validit\u00e9 de certaines de leurs th\u00e9ories, en particulier celle dite de la \u00abTerre primitive froide\u00bb.<\/p>\n

Pour comprendre de quoi il s\u2019agit, il faut remonter tr\u00e8s loin dans le temps, au moment o\u00f9 notre globe a pris naissance. Notre plan\u00e8te, comme celles qui composent le syst\u00e8me solaire, s\u2019est form\u00e9e \u00e0 partir de la n\u00e9buleuse solaire, un nuage en forme de disque constitu\u00e9 de gaz, de poussi\u00e8res et de roches. Sous l\u2019effet de la gravit\u00e9 notamment, cette mati\u00e8re s\u2019est peu \u00e0 peu condens\u00e9e. Les grains se sont alors agr\u00e9g\u00e9s en de plus gros blocs qui, en entrant en collision les uns avec les autres, ont cr\u00e9\u00e9 des corps plus importants, les plan\u00e9t\u00e9simaux. Ceux-ci ont grossi \u00e0 leur tour, donnant finalement naissance \u00e0 des plan\u00e8tes. En particulier, il y a 4,54 milliards d\u2019ann\u00e9es, \u00e0 celle que nous habitons.<\/p>\n

\"Pierre
Pierre Vonlanthen. Collaborateur scientifique \u00e0 l\u2019Institut des sciences de la Terre (ISTE). Nicole Chuard \u00a9 UNIL<\/figcaption><\/figure>\n

Pendant quelques millions d\u2019ann\u00e9es, le chaos r\u00e9gnait sur Terre<\/strong><\/p>\n

\u00abLes premiers millions d\u2019ann\u00e9es d\u2019existence de la Terre ont \u00e9t\u00e9 tr\u00e8s tourment\u00e9s\u00bb, pr\u00e9cise Pierre Vonlanthen. A cette \u00e9poque, selon la description que livre John Valley dans le magazine Pour la Science<\/em>, \u00abnotre plan\u00e8te \u00e9tait d\u2019une lueur orang\u00e9e, telle une \u00e9toile refroidie. Des blocs rocheux, certains de la taille d\u2019une petite plan\u00e8te, tournaient autour du jeune Soleil et nombre d\u2019entre eux se fracassaient sur la Terre. En se brisant, voire en se vaporisant, ils contribuaient \u00e0 cr\u00e9er des oc\u00e9ans de roche fondue.\u00bb<\/p>\n

Autant dire que le plus grand chaos r\u00e9gnait sur cette tr\u00e8s jeune Terre qui \u00e9tait, toujours selon John Valley, \u00abcruellement inhospitali\u00e8re\u00bb. Elle \u00e9tait en effet recouverte d\u2019un oc\u00e9an de magma, \u00abune v\u00e9ritable fournaise\u00bb, pr\u00e9cise Pierre Vonlanthen, et elle \u00e9tait sans cesse bombard\u00e9e par des m\u00e9t\u00e9orites. C\u2019est d\u2019ailleurs l\u2019une d\u2019entre elles, grosse comme la plan\u00e8te Mars, qui est venue heurter la Terre il y a plus de 4,5 milliards d\u2019ann\u00e9es, \u00e9jectant autour de notre plan\u00e8te la mati\u00e8re qui a donn\u00e9 naissance \u00e0 la Lune. L\u2019impact a \u00e9t\u00e9 si violent \u00abqu\u2019il a en partie fait fondre et vaporis\u00e9 les deux corps c\u00e9lestes\u00bb, \u00e9crit le g\u00e9ologue am\u00e9ricain dans la revue Elements<\/em>.<\/p>\n

Ce n\u2019est donc pas un hasard si cette p\u00e9riode agit\u00e9e, qui commence \u00e0 la naissance de la Terre et se termine \u00e0 l\u2019apparition des premi\u00e8res formes de vie, a \u00e9t\u00e9 nomm\u00e9e l\u2019Had\u00e9en, en r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 Had\u00e8s, le dieu grec de l\u2019enfer.<\/p>\n

Coup de froid sur la plan\u00e8te<\/strong><\/p>\n

Restait une question qui a longtemps pr\u00e9occup\u00e9 la communaut\u00e9 scientifiques: combien de temps a dur\u00e9 l\u2019Had\u00e9en? Combien de millions d\u2019ann\u00e9es a-t-il fallu pour que la plan\u00e8te se refroidisse suffisamment pour que le chaos laisse place \u00e0 des conditions plus propices \u00e0 la vie?<\/p>\n

On sait en effet que, durant ces premiers temps g\u00e9ologiques, la temp\u00e9rature a s\u00e9rieusement baiss\u00e9 \u00e0 la surface de la Terre. Au d\u00e9part, elle \u00abse chiffrait \u00e0 plusieurs milliers de degr\u00e9s Celsius, pr\u00e9cise le chercheur de l\u2019ISTE. Puis elle est peu \u00e0 peu descendue \u00e0 des valeurs de l\u2019ordre de 300\u00b0C. Certains scientifiques avancent qu\u2019elle aurait \u00e9t\u00e9 plus basse encore, puisqu\u2019ils pensent que les oc\u00e9ans auraient \u00e9t\u00e9 gel\u00e9s \u00e0 certaines p\u00e9riodes.\u00bb<\/p>\n

Quoi qu\u2019il en soit, notre globe a bien subi un coup de froid. Il faut dire qu\u2019alors, \u00able rayonnement du jeune Soleil \u00e9tait 30% plus faible qu\u2019aujourd\u2019hui. En outre, poursuit le chercheur lausannois, pour conserver une temp\u00e9rature \u00e9lev\u00e9e, il aurait fallu que l\u2019atmosph\u00e8re de la Terre renferme une tr\u00e8s importante quantit\u00e9 de gaz \u00e0 effet de serre, comme le CO2. Or, s\u2019il y avait beaucoup plus de gaz de ce type que maintenant, il n\u2019est pas certain qu\u2019il y en ait eu suffisamment pour garantir, en permanence, un effet de serre tr\u00e8s prononc\u00e9. Ces consid\u00e9rations ont donc conduit certains scientifiques \u00e0 penser que la Terre avait pu se refroidir plus rapidement que ce que l\u2019on pensait auparavant.\u00bb<\/p>\n

Le zircon confirme la th\u00e9orie de la Terre primitive froide<\/strong><\/p>\n

C\u2019est \u00e0 ce stade qu\u2019intervient le fragment de zircon, qui vient apporter de l\u2019eau au moulin des partisans de cette hypoth\u00e8se dite de \u00abla Terre primitive froide\u00bb. Puisque ce cristal date de 4,4 milliards d\u2019ann\u00e9es, cela signifie que d\u00e8s cette \u00e9poque, le magma originel avait en partie fait place \u00e0 des roches et donc qu\u2019\u00bbune cro\u00fbte terrestre primitive \u00e9tait d\u00e9j\u00e0 en train de se diff\u00e9rencier, explique Pierre Vonlanthen. D\u2019autant, ajoute-t-il, que l\u2019on a retrouv\u00e9 dans ce zircon des micro-inclusions de quartz prouvant que le magma granitique duquel il \u00e9tait issu avait commenc\u00e9 \u00e0 cristalliser\u00bb.<\/p>\n

Un autre indice plaide en faveur du refroidissement pr\u00e9coce de la Terre. \u00abL\u2019\u00e9tude de la signature isotopique du cristal a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 que le zircon \u00e9tait enrichi en oxyg\u00e8ne 18, ce qui est compatible avec la pr\u00e9sence d\u2019eau \u00e0 l\u2019\u00e9tat liquide qui aurait donc coexist\u00e9 avec le magma.\u00bb Cette eau aurait \u00e9t\u00e9 amen\u00e9e sur Terre par les diff\u00e9rents plan\u00e9t\u00e9simaux et autres proto-com\u00e8tes qui l\u2019ont heurt\u00e9e. Incorpor\u00e9e dans les roches comme les silicates, \u00abelle a ensuite \u00e9t\u00e9 vaporis\u00e9e lib\u00e9r\u00e9e dans l\u2019atmosph\u00e8re lors de l\u2019impact g\u00e9ant qui a cr\u00e9\u00e9 la Lune\u00bb.<\/p>\n

Quand la vie est-elle apparue sur Terre?<\/strong><\/p>\n

Des temp\u00e9ratures relativement cl\u00e9mentes, une cro\u00fbte terrestre, de l\u2019eau: les conditions \u00e9taient-elles r\u00e9unies pour que les premi\u00e8res formes de vie puissent avoir fait leur apparition plus t\u00f4t que pr\u00e9vu? \u00abC\u2019est possible, r\u00e9pond Pierre Vonlanthen. Mais le zircon ne prouve en rien que cela \u00e9tait le cas.\u00bb D\u2019autant qu\u2019\u00e0 l\u2019\u00e9poque, \u00ables rayonnements cosmiques \u00e9taient beaucoup plus importants qu\u2019aujourd\u2019hui. On ne sait pas si des mol\u00e9cules organiques auraient pu y r\u00e9sister.\u00bb<\/p>\n

Il ne faut pas non plus oublier, souligne le min\u00e9ralogiste, que \u00able zircon n\u2019apporte qu\u2019un indice indirect de la pr\u00e9sence d\u2019oc\u00e9ans \u00e0 la surface de la Terre au moment o\u00f9 il s\u2019est form\u00e9. Les preuves directes les plus anciennes que l\u2019on poss\u00e8de \u00e0 ce sujet sont constitu\u00e9es par les laves en coussin (coul\u00e9es de laves qui se solidifient dans un milieu subaquatique) et les s\u00e9diments subaquatiques de la formation d\u2019Isua, au Groenland, qui datent de 3,8 milliards d\u2019ann\u00e9es.\u00bb<\/p>\n

Quant \u00e0 l\u2019apparition de la vie sur terre, les premi\u00e8res preuves indiscutables remontent \u00e0 3,5 milliards d\u2019ann\u00e9es. C\u2019est en effet l\u2019\u00e2ge des plus anciens stromatolithes (structures calcaires stratifi\u00e9es qui ont \u00e9t\u00e9 \u00e9difi\u00e9es par des microorganismes) mis au jour. Par ailleurs, \u00abil existe des biosignatures plus anciennes encore, dat\u00e9es \u00e0 3,8 milliards d\u2019ann\u00e9es. Elles se pr\u00e9sentent sous la forme de s\u00e9diments contenant du graphite tr\u00e8s appauvri en carbone 13, un isotope dont la pr\u00e9sence ne peut s\u2019expliquer facilement que par l\u2019existence d\u2019une activit\u00e9 biologique.\u00bb Toutefois, note le chercheur, \u00abpersonne n\u2019a jamais exclu que la vie aurait pu appara\u00eetre plus t\u00f4t\u00bb.<\/p>\n

Sur ce point, le myst\u00e8re reste entier et il ne faut pas compter sur le fragment de zircon pour nous \u00e9clairer. Ce minuscule cristal a toutefois beaucoup contribu\u00e9 \u00e0 la connaissance de notre lointain pass\u00e9 puisqu\u2019il a permis de r\u00e9\u00e9crire les premi\u00e8res pages de l\u2019histoire de la Terre.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

C\u2019est confirm\u00e9: un fragment de zircon trouv\u00e9 en Australie est \u00e2g\u00e9 de 4,4 milliards d\u2019ann\u00e9es, ce qui fait de lui le plus vieux min\u00e9ral terrestre connu. T\u00e9moin de la plus … <\/p>\n","protected":false},"author":825,"featured_media":5540,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","_seopress_titles_title":"","_seopress_titles_desc":"","_seopress_robots_index":"","footnotes":""},"categories":[39,42139],"tags":[44],"class_list":{"0":"post-5619","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-geosciences","8":"category-no-57","9":"tag-elisabeth-gordon"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/allezsavoir\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5619","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/allezsavoir\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/allezsavoir\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/allezsavoir\/wp-json\/wp\/v2\/users\/825"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/allezsavoir\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=5619"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/allezsavoir\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5619\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/allezsavoir\/wp-json\/wp\/v2\/media\/5540"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/allezsavoir\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=5619"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/allezsavoir\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=5619"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/allezsavoir\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=5619"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}