La surface de la Terre est un endroit turbulent. Les montagnes s’élèvent, les continents fusionnent et se divisent et les tremblements de terre font trembler le sol. Tous ces processus résultent de la tectonique des plaques, le mouvement d’énormes morceaux de la croûte terrestre.
Ce mouvement explique peut-être pourquoi la vie existe ici. La Terre est la seule planète connue avec une tectonique des plaques et la seule planète connue avec de la vie. La plupart des scientifiques pensent que ce n’est pas une coïncidence. En entraînant d’énormes morceaux de croûte dans le manteau, la couche intermédiaire de la Terre, la tectonique des plaques extrait le carbone de la surface et de l’atmosphère de la planète, stabilisant ainsi le climat. Il pousse également vers la surface les minéraux et les molécules propices à la vie. Tous ces facteurs s’additionnent pour créer un endroit où la vie prospère, des abysses océaniques aux sommets imposants.
Mais les chercheurs ne savent pas pourquoi ni quand la tectonique des plaques a commencé, ce qui rend difficile de déterminer à quel point ce processus était essentiel à l’évolution et à la diversification de la vie. Certains pensent que le mouvement des plaques s’est déclenché il y a seulement 700 millions d’années, alors qu’une vie multicellulaire simple existait déjà. D’autres pensent que seuls les organismes unicellulaires régnaient lorsque les plaques terrestres se sont brisées pour la première fois.
En fait, alors que de nouvelles méthodes permettent aux scientifiques d’examiner toujours plus en profondeur le passé, certains affirment désormais que la tectonique des plaques est apparue très peu de temps après la formation de la Terre, peut-être avant la vie elle-même. Si cette hypothèse est vraie, elle pourrait suggérer que même la vie la plus primitive a évolué sur une planète active – ce qui signifie que la tectonique des plaques pourrait être un ingrédient essentiel dans la recherche de vie extraterrestre.
« La seule façon pour nous de voir de manière fiable une histoire à long terme, c’est sur notre propre planète », a déclaré Jesse Reiminkgéoscientifique qui étudie les débuts de l’histoire de la Terre à la Pennsylvania State University. « Nous devons vraiment comprendre le cycle de vie d’un corps planétaire avant de pouvoir faire grand-chose avec les données des exoplanètes. »
Destruction de preuves
Seule la Terre possède des plaques tectoniques semblables à des puzzles qui s’écrasent et se séparent comme des autos tamponneuses. Les autres planètes rocheuses du système solaire ont une coque de croûte unique et rigide – un arrangement géologique que les scientifiques appellent la tectonique « couvercle stagnant » ou « couvercle unique ».
Dans la tectonique des plaques, des morceaux de croûte cassante ressemblant à des crêpes et du manteau supérieur chevauchent le manteau plus chaud et plus mobile en dessous. Une nouvelle croûte se forme sur les crêtes médio-océaniques, où les espaces entre les plaques de séparation créent un espace permettant au magma du manteau de monter. Dans un exercice d’équilibre géologique, la croûte océanique dense est détruite au niveau des zones de subduction, où une plaque glisse sous une autre. Le plus ancien morceau connu de croûte océanique, situé dans le méditerranéendate d’il y a seulement 340 millions d’années, ce qui le rend beaucoup trop jeune pour être utile pour déterminer le moment où la tectonique des plaques est apparue.
La croûte continentale est plus légère que la croûte océanique et flotte au-dessus des destructions provoquées par la subduction. Mais il ne reste que très peu de choses des premiers jours de la Terre, et ce qui reste est érodé et déformé. Moins de 7 % des roches à la surface aujourd’hui ont plus de 2,5 milliards d’années. Remontez il y a 4,03 milliards d’années, à l’éon hadéen, et les archives rocheuses ont complètement disparu. Le premier demi-milliard d’années de la vie terrestre n’a laissé aucun morceau de basalte derrière lui.
En raison de ce recyclage planétaire constant, les preuves incontestables les plus anciennes de la tectonique des plaques – des roches formées uniquement dans les zones de subduction – ne remontent qu’à environ 700 millions d’années. Une autre preuve solide est que des morceaux de croûte océanique poussés sur la croûte continentale lors de l’initiation de la subduction ont émergé à l’échelle mondiale autour de Il y a 900 millions d’années. Dans cette période géologique, des animaux multicellulaires, tels que les éponges de mer et les gelées en peigne, commençaient tout juste à émerger.
Certains géoscientifiques pensent que la tectonique des plaques n’existe que depuis cette époque. Mais d’autres soupçonnent que la tectonique des plaques est apparue plus tôt, au cours de l’éon archéen, qui s’est déroulé il y a 4 à 2,5 milliards d’années. Les preuves reposent 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 reformé plutôt que de se former directement à partir des roches du manteau. Il y a environ 3,8 milliards d’années, un changement dans la chimie des minéraux les plus anciens de la Terre suggère le passage d’une croûte stable et à vie longue à une croûte croûte de durée de vie plus courte et d’aspect plus moderneindiquant peut-être le début de la subduction. Bien qu’il n’y ait pas de date convenue, l’Archéen semble prometteur en tant que période où de grands changements géologiques se produisaient sur Terre.
« Cela indique une transition vraiment importante », a déclaré Nadja Drabonun spécialiste de la Terre et des planètes à l’Université Harvard qui a dirigé l’étude indiquant le passage à une croûte à durée de vie plus courte.
Une poignée de sable
Dès les débuts de la tectonique, les géoscientifiques s’accordent à dire qu’elle a probablement contribué 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 risquent de se produire que sur une planète dotée d’une tectonique des plaques et d’océans et de planètes. continents », Robert Sterngéoscientifique à l’Université du Texas à Dallas, a déclaré à Live Science.
Chez les animaux préhistoriques, l’activité tectonique des plaques a été liée à des taux d’évolution plus rapidesprobablement parce que les mouvements géologiques divisent les habitats et créent de nouvelles niches propices à l’évolution de la vie.
La tectonique des plaques pourrait également avoir permis à la vie de se remettre d’extinctions massives dévastatrices. Par exemple, à la fin du Permien, une extinction massive provoquée par des éruptions volcaniques crachant du dioxyde de carbone tué 90% des espèces sur Terre. La vie sur la planète s’est finalement rétablie parce que l’altération des roches continentales décompose les minéraux porteurs de carbone et les entraîne dans l’océan, où les organismes marins les transforment en récifs et en coquilles qui deviennent du calcaire et sont finalement repoussées à l’intérieur de la planète. Lorsque l’atmosphère se détraque, la tectonique ramène progressivement la Terre dans un environnement plus propice à la vie.
Alors que presque tous les géoscientifiques sont d’accord avec l’idée selon laquelle, sans 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 apparaître encore plus tôt – contribuant peut-être à l’origine de la vie elle-même en apportant les minéraux qui soutiennent la vie de l’intérieur de la planète jusqu’à la croûte.
Il s’agit d’un territoire délicat, qui repousse les chercheurs il y a 4 milliards d’années, dans l’éon hadéen. La seule preuve directe des 500 premiers millions d’années de l’existence de la Terre est la présence de zircons, des minéraux qui survivent à la fusion aux températures et pressions du manteau. Même si les roches qui contenaient autrefois ces minéraux ont fondu, les zircons, plus petits que des grains de sable, demeurent.
« Ils sont minuscules, et nous leur lançons simplement l’évier de la cuisine en essayant d’obtenir la moindre information que nous pouvons obtenir d’eux », a déclaré Drabon à Live Science.
Ces zircons de l’Hadéen sont rares ; tous ceux trouvés dans le monde entier pourraient probablement tenir dans un dé à coudre. Pourtant, cette poignée d’individus a montré que la Terre possédait un océan dès l’Antiquité. 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 terrestre pourrait avoir été recyclée dans l’Hadéen. L’eau affaiblit la croûte, créant un risque de rupture et donc de subduction, a déclaré juin Korenagagéophysicien à l’Université de Yale. Parce que l’eau est nécessaire à la tectonique des plaques, la question devient : « Pourquoi ne pouvons-nous pas avoir une tectonique des plaques si nous avions de l’eau de surface ? » Korenaga a dit.
Dans travail expérimental publié en 2023les chercheurs ont fait fondre des roches à haute pression et ont découvert que des conditions imitant la subduction créaient 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 terrestre primitive 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 pendant l’Hadéen et rend la Terre indéniablement différente de ses voisines rocheuses : environ 100 millions d’années après la première fusion de la Terre, un un corps de la taille d’une planète s’est écrasé dessus, briser et faire fondre complètement les deux corps et jeter le matériau qui deviendrait la lune. UN article publié plus tôt cette année ont modélisé cet impact et ont découvert que le mélange des deux corps aurait pu créer des panaches de matière chaude dans le manteau terrestre qui auraient pu déclencher la subduction environ 200 millions d’années plus tard.
Regarder dessus
« Pourquoi la Terre est-elle la seule planète rocheuse à posséder une tectonique des plaques ? » dit Qian Yuanauteur principal de cet article et chercheur postdoctoral en géodynamique au California Institute of Technology. « Je pense que l’impact géant de la formation de la Lune pourrait être le facteur principal. »
Mais tout le monde n’est pas convaincu par cette histoire. Un début hadéen de la tectonique des plaques est une idée intrigante, T. Mark Harrisonprofesseur émérite de géosciences à l’UCLA, a déclaré à Live Science, mais les preuves sont encore assez minimes. Il craint que les géoscientifiques de tous bords soient trop confiants dans leurs affirmations. « Mais la dernière chose dont nous avons besoin est une nouvelle forme de pensée de groupe basée, littéralement, sur un dé à coudre rempli de grains de sable », a écrit Harrison dans un article au titre tout à fait direct « 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 simplement la vie complexe, la recherche d’autres organismes parmi les étoiles pourrait conduire l’humanité vers une planète géologiquement active.
Malheureusement, nous ne pouvons pas encore détecter la tectonique des plaques sur des exoplanètes lointaines, a déclaré Tobias Meierexpert 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’exoplanète rocheuse LHS 3844bsituée à 49 années-lumière de la Terre, pourrait avoir un manteau actif et une croûte en mouvement.
Il est peu probable que LHS 3844 b héberge la vie. Il orbite très près de son étoile et n’a pas d’atmosphère. La moitié de la planète est exposée à la lumière du jour en permanence, avec une température de 1 412 degrés Fahrenheit (767 degrés Celsius), tandis que l’autre est glaciale de moins 429 F (moins 273 C) la nuit. C’est cette différence de température entre les deux faces de la planète qui entraîne le mouvement du manteau dans LHS 3844 b, ont rapporté Meier et ses collègues en 2021. Si elle est réelle, cette version de la tectonique des plaques 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 les causes de la tectonique et savoir si elle peut opérer sur différentes planètes nous aidera à comprendre si ces planètes seront habitables », a déclaré Meier.
Des télescopes plus puissants comme le Télescope spatial James Webb pourrait conduire à de meilleurs indices sur la géologie des exoplanètes dans un avenir proche. Mais les voisins proches de la Terre méritent également un examen minutieux, a déclaré Craig O’Neillgéophysicien à l’Université de technologie du Queensland en Australie. Vénus est juste à côté, et la question de savoir si elle a connu une tectonique dans le passé est toujours controversée. Comprendre sa géologie actuelle, à couvercle unique, pourrait aider les scientifiques à comprendre pourquoi les destins des deux planètes ont divergé et si la tectonique des plaques peut expliquer pourquoi une planète héberge la vie et l’autre probablement pas.
« Une grande partie du développement de la direction que nous prendrons en matière de tectonique des plaques viendra du fait de lever les yeux », a déclaré O’Neill à Live Science, « plutôt que de se regarder le nombril ».
