• JC Duval

Histoire de la terre - Episode 2

" Est-ce que vraiment, disait-elle, la terre est aussi belle que le racontent les oiseaux ? Pourquoi ne le dit on pas davantage ? " La symphonie pastorale - André Gide

 

Ce billet effleure quelques événements choisis de l'histoire précambrienne de notre planète.

 

Le grand bombardement tardif


Le grand bombardement tardif ou LBH pour Late Heavy Bombardment, est une période il y a environ 4 milliards d'années, durant laquelle se serait produite une hausse des impacts de météorites et de comètes sur les planètes telluriques.

La datation du grand bombardement est déduite des roches rapportées par les missions du programme Apollo qui indiquent que la lune a environ 4 milliards d'années. Elle est quelques centaines de millions d'années plus jeune que le système solaire.

Ce résultat surprit la communauté scientifique qui pensait que la période de bombardement des planètes avait eu lieu juste après la formation du système solaire. Mais force était de constater que la lune n'existait pas encore.

L'existence d'un bombardement plus tardif conduisit à l'élaboration d'un scénario dans lequel un événement astronomique notable avait dû causer une reprise de ce bombardement sur la Lune, et plus largement, sur l'ensemble du système solaire interne, plusieurs centaines de millions d'années après sa formation.

Le modèle de Nice explique ce bombardement tardif par la migration des planètes géantes (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune), qui aurait produit diverses résonances, conduisant à déstabiliser les ceintures d'astéroïdes existantes à cette période.

 

La grande oxydation


La grande oxydation, également appelée catastrophe de l'oxygène ou crise de l'oxygène, est une crise écologique qui a eu lieu il y a environ 2,4 milliards d'années, dans les océans et l'atmosphère terrestre.

• Pour comprendre, on peut revoir certaines bases de physiologie : les êtres vivants élaborent des structures construites autour du carbone qu'il s'agisse de courtes chaînes cycliques - les glucides ou sucres - ou de longues chaînes plus ou moins complexes - les lipides ou graisses - ou encore des composés carbonés comportant un groupe azoté - les protéines.

Il s'agit d'assemblages d'atomes de carbone, chaque atome de carbone étant tiré d'une molécule de dioxyde de carbone extraite de l'atmosphère, l'énergie nécessaire étant tirée de la lumière solaire - la photosynthèse.

Chaque réaction de fixation d'un atome de carbone supplémentaire libère une molécule de di-oxygène, qui n'est pour les organismes primitifs qu'un déchet toxique.

Les cyanobactéries rejetaient ce di-oxygène dans l'atmosphère. Celui-ci réagissait avec l'océan, principalement avec le fer ferreux pour précipiter en hématite et magnétite avec formation de gisements de fer rubané, le fer ferreux (Fe2+) s'étant oxydé en fer ferrique (Fe3+).

Ainsi, le dioxygène ne s'accumulait pas dans l'atmosphère, ce qui limitait les possibilités de vie aux seuls organismes anaérobies. Mais ce n'est plus le cas vers -2,4 milliards d'années : après l'épuisement du fer ferreux marin, le dioxygène s'est alors répandu dans la mer et l'atmosphère, déclenchant une crise écologique en raison de sa toxicité pour les organismes anaérobies qui le produisaient. De plus, l'oxygène libre se mit à réagir avec le méthane, déclenchant une grande glaciation, probablement l'épisode boule de neige le plus long qu'est connu la Terre.

Après cette glaciation, la fonte des glaces provoqua un lessivage des continents, apportant des éléments nutritifs dans les océans, favorisant le développement des cyanobactéries photosynthétiques, augmentant encore la concentration d’oxygène de l'air : elle atteindra vers -2 milliards d'années le seuil des 4 %, ce qui favorisera l'émergence de la vie aérobie.

Cet oxygène libre est également à l'origine de la formation de la couche d'ozone qui aura pour effet d'absorber la plus grande partie des UV, autorisant ainsi l'accroissement de la biodiversité.

• La vie aérobie fait suite à la vie primitive anaérobie qui a rendu toxique son propre environnement.

 

Terre boule de neige


Plusieurs explications sont possibles à la formation d'une terre de neige : éruptions d'un supervolcan, diminution des gaz à effet de serre tels que le méthane ou le dioxyde de carbone, variations de la constante solaire, mouvements tectoniques - dislocation du super continent Rodinia - ou encore perturbations de l'orbite de la terre.

Quel que soit la cause, la boucle de rétroaction aurait pu ensuite s'emballer jusqu'à amener la glace à la hauteur de l'équateur avec des températures aussi basses que celles de l'antarctique.

L'expression « Terre boule de neige » ou SnowballEarth, est apparue dans un court article publié en 1992 au sein d'un ensemble de textes concernant la biologie de l'éon Protérozoïque.

 

On a relevé 2 épisodes possibles d'une glaciation complète de la terre.


Le 1er épisode - 2,4 Milliards A


Le 1er épisode boule de neige, correspond à la glaciation huronienne, qui eut lieu entre -2,4 et -2,1 milliards d'années (début du Protérozoïque) et qui pourrait avoir été déclenché par la catastrophe de l'oxygène lors de la grande oxydation vue précédemment. Au vu des différentes recherches, la présence de gisements de fer rubané et un épisode glaciaire global ont été reconnus comme compatibles par les géologues.


Le 2eme épisode - 700 millions A


Le 2ème épisode boule de neige aurait eu lieu, il y a 700 millions d'années, avant la soudaine multiplication des formes de vie connue sous le nom d'explosion cambrienne.

Cette hypothèse est généralement acceptée par la communauté des géologues, car elle est la meilleure explication de sédiments d'origine glaciaire, découverts à des paléo-latitudes tropicales (ex: drop stones).

Drop stone vieille de 635 millions d'années.

Ce morceau de roche continentale a été arraché par la glace au moment de la débâcle de la Terre boule de neige. Emporté par un iceberg, il est tombé dans les sédiments du fond des mers lors de la fonte du radeau de glace qui le transportait.


D’un super continent à une terre boule de neige ... l’idée est née de l’existence d’un super continent qui se serait formé il y a 1 milliard d’années, pour se disloquer 250 millions d’années plus tard.

La Rodinia est la mère de tous les continents, puisque sa dislocation donnera naissance aux continents modernes.


Caractéristiques de Rodinia : Elle rôde près de l’équateur et quand elle se fracture, les morceaux se répandent dans la zone tropicale. Le climat était très sec sur Rodinia, sa taille empêchant les pluies d’atteindre son centre.

Mais les blocs continentaux issus de sa dislocation ont un climat beaucoup plus humide : ils reçoivent deux fois plus de pluies. Les roches se dissolvent donc d’autant plus vite, ce qui entraîne une capture du CO2 atmosphérique qui est alors transféré par les rivières à l’océan, où il se trouve piégé sur le plancher océanique sous la forme de sédiments calcaires. On calcule ainsi que le climat global aurait pu se refroidir de 10° C, la glace apparaissant au niveau des pôles, progressant vers les tropiques pour atteindre le seuil fatidique des 30° de latitude. Plus rien n’arrête alors le froid, sous l'effet de la rétroaction positive - une rétroaction positive amplifie le phénomène, le système s'alimente lui-même comme dans le cas d'une explosion - la glace se referme sur l’équateur. La terre est devenue une boule de neige.

 

La grande débâcle


Les géologues expliquent la débâcle par l'accumulation de CO2 dégagé par les volcans, amenant à un super-effet de serre.


La Terre est gelée, d'accord, mais les volcans sont toujours actifs, aucune raison pour qu'ils s'arrêtent. Et donc, ils crachent du CO2 dans l'atmosphère. Mais d'un autre côté, la Terre étant complètement gelée, il n'y a plus aucune capture de CO2 possible : la roche qui devrait consommer ce CO2 en se dissolvant chimiquement est enfouie sous des kilomètres de glace, et la biosphère est quasiment en état de mort clinique, donc plus de photosynthèse qui en temps normal capture aussi du CO2. Bilan : le CO2 s'entasse dans l'atmosphère de la Terre boule de neige et le climat se réchauffe doucement.

L'effet d'une éruption volcanique majeure sur la déglaciation de la Terre boule de neige, alors que le niveau de CO2 atmosphérique est déjà très élevé, le noircissement de la couverture glaciaire combiné aux très hautes teneurs en CO2 atteintes au bout de plusieurs millions d'années, amorcent la déglaciation.


Episode 3

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