La surface de la Terre est un endroit turbulent. Les montagnes montent, les continents fusionnent et se divisent, et les tremblements de terre secouent le sol. Tous ces processus résultent de la tectonique des plaques, le mouvement d’énormes morceaux de la croûte terrestre.
Ce mouvement peut être la raison pour laquelle la vie existe ici. La Terre est la seule planète connue avec la tectonique des plaques et la seule planète connue avec la vie. La plupart des scientifiques pensent que ce n’est pas une coïncidence. En traînant d’énormes morceaux de croûte dans le manteau, la couche intermédiaire de la Terre, la tectonique des plaques tire le carbone de la surface et de l’atmosphère de la planète, stabilisant le climat. Il pousse également les minéraux et les molécules à la vie vers la surface. Tous ces facteurs s’ajoutent à un endroit où la vie prospère des abysses océaniques aux pics imposants.
En fait, comme de nouvelles méthodes permettent aux scientifiques de regarder de plus en plus dans le passé, certains soutiennent maintenant que la tectonique des plaques a émergé très peu de temps après la formation de la Terre – peut-être antérieure à la vie elle-même. Si cette hypothèse est vraie, elle peut suggérer que même la vie la plus primitive a évolué sur une planète active – et cela signifie que la tectonique des plaques pourrait être un ingrédient essentiel dans la recherche de la vie extraterrestre.
Destruction des preuves
Seule la Terre a des plaques tectoniques semblables à la scie sauteuse qui s’écrasent ensemble et se séparent comme des tampants. Les autres planètes rocheuses du système solaire ont une seule coquille rigide de croûte – un arrangement géologique que les scientifiques appellent la tectonique « couvercle stagnant » ou « couvercle unique ».
Dans la tectonique des plaques, des morceaux de crux de cruche de croûte fragile et de manteau supérieur sur le manteau plus chaud et plus mobile ci-dessous. La nouvelle croûte se forme dans les crêtes Midocean, où les lacunes entre les plaques de séparation créent un espace pour que le magma du manteau se lève. Dans un équilibre géologique, une croûte océanique dense est détruite dans les zones de subduction, où une plaque glisse sous une autre. Le plus ancien morceau connu de croûte océanique, situé dans le méditerranéendate il y a seulement 340 millions d’années, ce qui le rend beaucoup trop jeune pour être utile pour identifier la tectonique des plaques.
La croûte continentale est plus légère que la croûte océanique et flotte au-dessus de la destruction formulée par subduction. Mais encore, très peu de choses depuis les débuts de la Terre, et ce qui reste est érodé et déformé. Moins de 7% des roches à surface aujourd’hui ont plus de 2,5 milliards d’années. Revenez avant 4,03 milliards d’années, à l’Eon Hadean, et le record du rock a complètement disparu. Le premier demi-milliard d’années de la vie de la Terre n’a pas laissé un seul peu de basalte derrière.
En raison de ce recyclage planétaire constant, la plus ancienne preuve incontestable de la tectonique des plaques – des roches formées uniquement dans les zones de subduction – remonte uniquement autour 700 millions d’années. Une autre forte preuve, des morceaux de croûte océanique poussés sur la croûte continentale lors de l’initiation de la subduction, ont émergé à l’échelle mondiale Il y a 900 millions d’années. Dans ce laps de temps géologique, les animaux multicellulaires, tels que les éponges de mer et les gelées de peigne, émergeaient.
Certains géoscientifiques pensent que la tectonique des plaques ne fonctionne que depuis ce temps. Mais plus soupçonne que la tectonique des plaques est apparue plus tôt, dans l’archéen Eon, qui s’est déroulé de 4 milliards à 2,5 milliards d’années. Les preuves sont basées en grande partie sur des analyses chimiques des roches. Par exemple, il y a environ 3 milliards d’années, il y a des indices d’une quantité croissante de croûte fondu et réformé Plutôt que de se former directement à partir de roches de manteau. Il y a environ 3,8 milliards d’années, un changement dans la chimie des minéraux les plus anciens de la Terre suggère un changement d’une croûte stable et à longue durée de vie croûte plus courte et plus moderneindiquant peut-être le début de la subduction. Bien qu’il n’y ait pas de rendez-vous convenu, l’archéen semble prometteur comme un moment où de grands changements géologiques se produisaient sur Terre.
« Cela indique une transition vraiment importante », a déclaré Nadja Drabonun scientifique de la Terre et du planétaire de l’Université Harvard qui a dirigé l’étude, indiquant le passage à une croûte de plus courte durée.
Une poignée de sable
Chaque fois que la tectonique commençait, les géoscientifiques conviennent que cela a probablement aidé à alimenter l’évolution et la complexité de la vie.
« Il pourrait y avoir des milliards de planètes avec une sorte de vie primitive, mais la capacité de construire un émetteur radio ou de lancer une fusée nécessite un certain ensemble de circonstances qui ne se produisent que sur une planète qui a une tectonique de plaque et les deux océans et les continents », » Robert Sternun géoscientifique à l’Université du Texas à Dallas, a déclaré à Live Science.
Chez les animaux préhistoriques, l’activité tectonique des plaques a été liée Taux d’évolution plus rapidesprobablement parce que les mouvements géologiques divisent les habitats et créent de nouvelles niches à évoluer.
La tectonique des plaques peut également avoir permis à la vie de se remettre des extinctions de masse dévastatrices. Par exemple, à la fin de la période du Permien, une extinction de masse entraînée par des éruptions volcaniques de crachat de dioxyde de carbone tué 90% des espèces sur Terre. La vie sur la planète a finalement récupéré parce que l’altération des roches continentales décompose les minéraux porteurs de carbone et les lave dans l’océan, où les organismes marins les transforment en récifs et coquilles qui deviennent du calcaire et sont finalement subduits à l’intérieur de la planète. Lorsque l’atmosphère se détraque, la tectonique fait progressivement la Terre dans un environnement plus propice à la vie.
Alors que presque tous les géoscientifiques sont d’accord avec l’idée que, sans la tectonique des plaques, la vie sur Terre pourrait être limitée aux organismes primitifs, un petit groupe de chercheurs suggère maintenant que la tectonique des plaques aurait pu émerger encore plus tôt – contribuant peut-être à l’origine elle-même en apportant des minéraux qui soutiennent la vie de l’intérieur de la planète à la croûte.
C’est un territoire délicat, repoussant les chercheurs il y a 4 milliards d’années, dans le Hadean Eon. La seule preuve directe des 500 premiers millions d’années d’existence de la Terre est la présence de zircons, des minéraux qui survivent à la fusion aux températures et aux pressions du manteau. Bien que les roches contenant autrefois ces minéraux aient fondu, les zircons – qui sont plus petits que les grains de sable – restent.
« Ils sont minuscules, et nous leur jetons simplement l’évier de la cuisine en essayant d’obtenir toutes les dernières petites informations que nous pouvons obtenir d’eux », a déclaré Drabon à Live Science.
Ces zircons de la HaDean sont clairsemés; Tous trouvés dans le monde pourraient probablement s’adapter à un déchirure. Pourtant, cette poignée a montré que la Terre avait un océan dès Il y a 4,4 milliards d’années – seulement 200 millions d’années après la formation de la planète et peu de temps avant l’ancêtre de toute vie aujourd’hui existait. Dès 600 millions d’années après la formation de la Terre, selon Une étude publiée en juinla planète avait les deux terre et eau douce.
Pour certains chercheurs, cela suggère que la croûte de la Terre a peut-être recyclé dans la Hadeean. L’eau affaiblit la croûte, créant le potentiel de rupture et donc de subduction, dit Jun Korenagagéophysicien à l’Université de Yale. Parce que l’eau est nécessaire pour la tectonique des plaques, la question devient: « Pourquoi ne pouvons-nous pas avoir la tectonique des plaques si nous avions des eaux de surface? » Dit Korenaga.
Dans travaux expérimentaux publiés en 2023les chercheurs ont fondu des rochers à haute pression et ont constaté que les conditions qui imitent la subduction créent des roches similaires aux roches les plus anciennes de la Terre. Korenaga soutient également que la tectonique des plaques est le seul moyen efficace de réduire la quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère du début de la Terre des niveaux trouvés sur Vénus aux concentrations plus modérées qui existaient au début de l’archéen sur Terre.
Curieusement, un autre événement important s’est produit lors de la Hadee qui rend la Terre indéniablement différente de ses voisins rocheux: environ 100 millions d’années après la première place de la Terre, un le corps de la taille d’une planète y a critiqué, Brisant et fondez complètement les deux corps et enterant le matériau qui deviendrait la lune. UN Document publié plus tôt cette année a modélisé cet impact et a constaté que le mélange des deux corps aurait pu créer des panaches de matériau chaud dans le manteau de la Terre qui auraient pu lancer la subduction environ 200 millions d’années plus tard.
Surveiller
« Pourquoi la Terre est-elle la seule planète rocheuse à avoir une tectonique de plaque? » dit Qian Yuanauteur principal de ce document et boursier postdoctoral en géodynamique au California Institute of Technology. « Je pense que l’impact géant formant la lune pourrait être le principal facteur. »
Mais tout le monde n’est pas convaincu par cette histoire. Un début de la tectonique de la plaque de plaque est une idée intrigante, T. Mark Harrisonun professeur émérite de géoscience à l’UCLA, a déclaré à Live Science, mais les preuves sont encore assez minimes. Il craint que les géoscientifiques de tous les côtés de la question soient trop confiants dans leurs revendications. « Mais la dernière chose dont nous avons besoin est une nouvelle forme de pensée de groupe basée, littéralement, un coup de pouce de grains de sable », a écrit Harrison dans un article avec le titre approprié « Nous ne savons pas quand la tectonique des plaques a commencé. «
La vie sur d’autres mondes
Si la tectonique des plaques alimente la vie, ou même juste une vie complexe, la recherche d’autres organismes parmi les étoiles peut conduire l’humanité à une planète géologiquement active.
Malheureusement, nous ne pouvons pas encore détecter la tectonique des plaques sur les exoplanètes éloignées, dit Tobias Meierun expert en dynamique du manteau à l’Université d’Oxford. Mais en 2021, Meier et son équipe ont utilisé des données thermiques et une modélisation informatique pour déterminer que l’exoplanet rocheux LHS 3844 Bqui se trouve 49 années-lumière de la Terre, pourrait avoir un manteau actif et une croûte mobile.
LHS 3844 B ne peut pas accueillir la vie. Il est très proche de son étoile et n’a pas d’atmosphère. La moitié de la planète est en lumière du jour permanente, avec une température de 1412 degrés Fahrenheit (767 degrés Celsius), tandis que l’autre est glacial moins 429 F (moins 273 C) la nuit. C’est cette différence de température entre les deux côtés de la planète qui conduit le mouvement du manteau Dans LHS 3844 B, Meier et ses collègues ont rapporté en 2021. Si réel, cette version de la tectonique de plaque ne ressemble en rien à celle de la Terre. Mais cela montre la diversité de la géologie planétaire qui pourrait se cacher ailleurs dans le cosmos.
« En fin de compte, comprendre ce qui cause la tectonique et si cela pourrait fonctionner sur différentes planètes nous aidera à comprendre si ces planètes seront habitables », a déclaré Meier.
Télescopes plus puissants comme le Télescope spatial James Webb Peut conduire à de meilleurs indices de géologie des exoplanet dans un avenir proche. Mais les voisins proches de la Terre méritent également un examen minutieux Craig O’Neillgéophysicien à l’Université de technologie du Queensland en Australie. Vénus est juste à côté, et il est toujours controversé qu’il ait eu la tectonique dans le passé. Comprendre sa géologie actuelle à cote pourrait aider les scientifiques à déterminer pourquoi le destin des deux planètes a divergé, et si la tectonique des plaques peut expliquer pourquoi une planète héberge la vie et l’autre ne le fait probablement pas.
« Une grande partie du développement de l’endroit où nous allons aller dans la tectonique des plaques viendra de la recherche », a déclaré O’Neill à Live Science, « plutôt que le nombril. »
