Pas de fossiles, pas de carottes de glace : les scientifiques disent que cela détient les plus anciens secrets de la Terre

Sous nos pieds se trouvent les réponses aux questions sur ce qu’était la Terre dans le passé. Les fossiles peuvent nous renseigner sur les types de plantes et d’animaux qui étaient vivants à différentes périodes. Les carottes de glace extraites des glaciers du Groenland et de l’Antarctique peuvent nous renseigner sur le climat et l’atmosphère du passé. Même les couches de roches peuvent éclairer les processus de la planète. Cependant, ces méthodes ne font qu’effleurer la surface des 4,5 milliards d’années d’histoire de la Terre. Par exemple, la plus ancienne carotte de glace de l’Antarctique remonte à seulement 2,7 millions d’années et les fossiles les plus anciens, bien plus anciens, ne couvrent toujours pas le premier milliard d’années de l’histoire de la Terre. Pour percer les plus anciens secrets de la Terre, les scientifiques étudient de minuscules cristaux de zircon.

Le zircon est un minéral composé de zirconium, de silicium et d’oxygène qui s’est formé lorsque l’ancien magma s’est lentement refroidi et cristallisé. Contrairement à d’autres minéraux, le zircon est très résistant à la chaleur et à la pression, ce qui signifie qu’il peut survivre à la chaleur et à la pression qui transforment les roches ignées et sédimentaires en roches métamorphiques. Cela signifie que certains des cristaux de zircon que nous avons trouvés ont jusqu’à 4 milliards d’années.

Alors que les périodes du Crétacé, du Jurassique et du Carbonifère suscitent beaucoup d’attention, certains scientifiques s’intéressent aux éons hadéens et archéens des 2 premiers milliards d’années de la Terre. L’éon hadéen commence avec la formation initiale de la Terre et des autres planètes du système solaire il y a environ 4,5 milliards d’années. Au cours de l’Hadéen, la surface de la Terre a commencé à se solidifier et les océans et l’atmosphère ont commencé à se former.

Il y a environ 4 milliards d’années, la Terre est entrée dans l’éon archéen, qui a duré jusqu’il y a 2,5 milliards d’années. Les scientifiques pensent que la vie a commencé à l’Archéen, sur la base de preuves fossiles de microbes trouvés dans des roches vieilles de 3,5 à 3,7 milliards d’années. Les chercheurs ont également découvert des fragments de graphite ancien qui pourraient avoir été produits par des microbes il y a près de 4 milliards d’années.

Cependant, même ces fossiles nous renseignent peu sur les processus terrestres à cette époque et ne révèlent absolument rien des 500 millions à 1 milliard d’années qui les ont précédés. Les scientifiques se posent des questions sur la Terre primitive, comme à quoi ressemblait l’atmosphère il y a 4 milliards d’années, quand la circulation de la chaleur a-t-elle déclenché les courants de convection dans le manteau terrestre et quand a commencé la tectonique des plaques telle que nous la connaissons. La seule façon d’étudier ce qui s’est passé est d’analyser d’anciens cristaux de zircon.

Les scientifiques ont examiné d’anciennes formations rocheuses à deux endroits pour trouver des cristaux de zircon susceptibles de faire la lumière sur les profonds secrets de la Terre. Il s’agit de roches sédimentaires vieilles de 3 milliards d’années dans la région de Jack Hills en Australie occidentale et de roches métamorphiques vieilles de 4 milliards d’années dans les Territoires du Nord-Ouest du Canada. En analysant le rapport entre les isotopes de l’uranium et du plomb dans ces cristaux, les scientifiques peuvent calculer leur âge.

Les chercheurs peuvent également examiner d’autres éléments incorporés aux cristaux de zircon au fur et à mesure de leur formation pour en savoir plus sur les conditions de l’époque. Une étude a révélé des niveaux d’aluminium dans d’anciens cristaux de zircon, suggérant qu’ils se sont formés sous des pressions et des températures compatibles avec la poussée de la croûte dans le manteau. Au début, la croûte terrestre s’est épaissie comme les plateaux océaniques modernes avant de passer à un régime horizontal où la croûte est recyclée comme nous le voyons dans la tectonique des plaques actuelle. Les preuves montrent que la tectonique moderne des plaques a probablement commencé il y a environ 3,6 milliards d’années. Une autre étude a confirmé qu’il s’agissait d’un début probable de la tectonique des plaques et a trouvé des preuves que les niveaux d’oxygène et d’eau à cette époque étaient plus élevés qu’on ne le pensait auparavant.

Pour étudier le passé de la Terre, nous devons utiliser les bons outils. Les carottes de glace peuvent nous renseigner sur le climat et l’atmosphère d’il y a des milliers ou des millions d’années, les fossiles peuvent répondre à des questions sur la vie ancienne et désormais les cristaux de zircon peuvent révéler les secrets les plus profonds et les plus anciens de la Terre.