En utilisant des informations provenant de l’intérieur des roches à la surface de la Terre, nous avons reconstitué la tectonique des plaques de la planète au cours des 1,8 milliard d’années écoulées.
C’est la première fois que les données géologiques de la Terre sont exploitées de cette manière, en remontant aussi loin dans le temps. Cela nous a permis de tenter de cartographier la planète sur les 40 % restants de son histoire, comme vous pouvez le voir dans l’animation ci-dessous.
Les travaux, dirigés par Xianzhi Cao de l’Université de l’océan en Chine, sont désormais publiés dans la revue en libre accès Frontières des géosciences.
Une belle danse
Cartographier notre planète à travers sa longue histoire crée une magnifique danse continentale, fascinante en elle-même et une œuvre d’art naturelle.
Tout commence avec la carte du monde familière à tout le monde. Ensuite, l’Inde se déplace rapidement vers le sud, suivie de parties de L’Asie du Sud-Est, ancien continent du Gondwana se forme dans l’hémisphère sud.
Il y a environ 200 millions d’années (Ma ou méga-annuelle (dans la reconstruction), lorsque les dinosaures parcouraient la terre, le Gondwana était relié à l’Amérique du Nord, à l’Europe et à l’Asie du Nord pour former un grand supercontinent appelé Pangée.
La reconstruction se poursuit ensuite dans le temps. La Pangée et le Gondwana se sont eux-mêmes formés à partir de collisions de plaques plus anciennes. Au fil du temps, un supercontinent antérieur appelé Rodinia apparaît. Et ce n’est pas tout. Rodinia, à son tour, est issu de la rupture d’un supercontinent encore plus ancien appelé Nuna il y a environ 1,35 milliard d’années.
Pourquoi cartographier le passé de la Terre ?
Parmi les planètes du système solaire, la Terre est la seule à posséder une tectonique des plaques. Sa surface rocheuse est divisée en fragments (plaques) qui s’entrechoquent et créent des montagnes, ou se séparent et forment des gouffres qui sont ensuite remplis d’océans.
En plus de provoquer des tremblements de terre et des éruptions volcaniques, la tectonique des plaques fait également remonter des roches des profondeurs de la terre jusqu’aux hauteurs des chaînes de montagnes. Ainsi, des éléments qui se trouvaient profondément sous terre peuvent s’éroder des roches et finir par se déverser dans les rivières et les océans. De là, les êtres vivants peuvent exploiter ces éléments.
Parmi ces éléments essentiels figurent le phosphore, qui forme la structure des molécules d’ADN, et le molybdène, qui est utilisé par les organismes pour extraire l’azote de l’atmosphère et fabriquer des protéines et des acides aminés, éléments constitutifs de la vie.
La tectonique des plaques expose également des roches qui réagissent avec le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère. Les roches qui emprisonnent le dioxyde de carbone sont le principal régulateur du climat terrestre sur de longues échelles de temps, bien plus longues que le changement climatique tumultueux dont nous sommes responsables aujourd’hui.
Un outil pour comprendre le temps profond
Cartographier la tectonique des plaques passées de la planète est la première étape pour pouvoir construire un modèle numérique complet de la Terre à travers son histoire.
Un tel modèle nous permettra de tester des hypothèses sur le passé de la Terre. Par exemple, pourquoi le climat de la Terre a connu des changements extrêmes Les fluctuations de la « Terre boule de neige »ou pourquoi l’oxygène s’est accumulé dans l’atmosphère lorsqu’il a fait.
En effet, cela nous permettra de mieux comprendre les rétroactions entre la planète profonde et les systèmes de surface de la Terre qui soutiennent la vie telle que nous la connaissons.
Il y a encore tellement à apprendre
La modélisation du passé de notre planète est essentielle si nous voulons comprendre comment les nutriments sont devenus disponibles pour alimenter l’évolution. Première preuve de l’existence de cellules complexes avec des noyaux — comme toutes les cellules animales et végétales — remonte à 1,65 milliard d’années.
Nous sommes à l’aube de cette reconstruction et à une époque proche de la formation du supercontinent Nuna. Nous souhaitons vérifier si les montagnes qui ont poussé à l’époque de la formation de Nuna ont pu fournir les éléments nécessaires à l’évolution complexe des cellules.
La plupart des organismes vivants sur Terre effectuent la photosynthèse et libèrent de l’oxygène. Cela permet de relier la tectonique des plaques à la chimie de l’atmosphère, et une partie de cet oxygène se dissout dans les océans. À leur tour, un certain nombre de métaux essentiels, comme le cuivre et le cobalt, sont plus solubles dans l’eau riche en oxygène. Dans certaines conditions, ces métaux sont alors précipités hors de la solution : en bref, ils forment des gisements de minerai.
De nombreux métaux se forment dans les racines des volcans qui se trouvent le long des marges des plaques. En reconstituant les anciennes limites des plaques au fil du temps, nous pouvons mieux comprendre la géographie tectonique du monde et aider les explorateurs de minéraux à trouver d’anciennes roches riches en métaux, aujourd’hui enfouies sous des montagnes beaucoup plus jeunes.
En cette période d’exploration d’autres mondes du système solaire et au-delà, il convient de se rappeler qu’il y a tant de choses sur notre propre planète que nous commençons à peine à entrevoir.
Il y a 4,6 milliards d’années à étudier, et les roches sur lesquelles nous marchons contiennent les preuves de la façon dont la Terre a changé au cours de cette période.
Cette première tentative de cartographie des 1,8 milliard d’années écoulées depuis la création de la Terre constitue un bond en avant dans le grand défi scientifique consistant à cartographier notre monde. Mais ce n’est qu’une première tentative. Les prochaines années verront des progrès considérables par rapport au point de départ que nous avons atteint.
L’auteur tient à remercier Xianzhi Cao, Sergei Pisarevsky, Nicolas Flament, Derrick Hasterok, Dietmar Muller et Sanzhong Li pour le travail qu’ils ont réalisé. En tant que co-auteur, il n’est qu’un rouage du réseau de recherche. L’auteur remercie également les nombreux étudiants et chercheurs du groupe Tectonique et systèmes terrestres de l’Université d’Adélaïde et ses collègues nationaux et internationaux qui ont réalisé le travail géologique fondamental sur lequel repose cette recherche.
Cet article édité est republié à partir de La Conversation sous licence Creative Commons. Lire la suite article original.
