la Terre

Il y a 4,6 milliards d'années, dans une minuscule région de l'Univers, un nuage galactique s'effondre et forme une nébuleuse, vaste nuage d'hydrogène et de poussière cosmique  en rotation. La matière  externe, par un mouvement en spirale, s'écoule vers le centre. Elle deviendra notre Soleil. Des poussières microscopiques en mouvement s'accumulent en milliards d'amas de taille croissante. Ce sont les ancêtres des actuelles comètes. Après une série de collisions gigantesques, des débris du Soleil en formation vont constituer des embryons planétaires. Ils  deviendront les neuf planètes du système solaire : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune, Pluton. Mercure est la planète la plus proche du Soleil, Pluton la plus éloignée.

 La Terre a 4,4 milliards d'années. Trente millions d'années après sa création, un planétoïde de la taille de Mars  percute notre planète. La masse du projectile et une partie de sa cible, projetées dans l'espace, se satellisent sous forme d'un disque de cailloux et de poussières avant de s'agglomérer en un objet compact et sphérique de 3 500 km de diamètre. Ainsi est né notre satellite, la Lune. Dix ans d'études, de simulations numériques ont permis aux scientifiques de bâtir cette thèse qui s'accorde avec l'ensemble des données physiques et chimiques recueillies par l'étude des 382 kg d'échantillons rapportés par les astronautes des missions Apollo.

Les profondeurs de la Terre

 D'abord boule de feu, la Terre a connu une enfance violente. Notre planète s'est assagie, son évolution s'est ralentie, mais elle n'est pas un astre inerte. C'est un organisme dynamique. Dans ses entrailles se manifestent des forces thermiques, radioactives, magnétiques, mécaniques qui entretiennent des échanges, des cycles, des rajustements, des transformations. Nous savons peu de choses sur cette vie en profondeur. Le voyage au centre de la Terre, rêvé par Jules Verne, se limite à l'exploration d'orifices naturels. Le gouffre le plus profond, en Autriche, descend à  1 632 m. Pour extraire le minerai aurifère en Afrique du Sud les mineurs ont creusé jusqu'à 3 800 m (puits 8 des Western Deep Levels). Le forage d'un puits de pétrole actuellement en cours en Azerbaïdjan  atteindra 17 400 m. Mais le centre de la Terre est encore à 6 360 km  (diamètre équatorial: 12 756 km, diamètre polaire : 12 713 km).

 A la suite d'un tremblement de terre, le globe est parcouru par des trains d'ondes. Dans les ondes longitudinales, la matière est comprimée dans le sens de propagation de l'ébranlement, comme des ondes sonores. Les ondes transversales sont des oscillations de haut en bas, comme des sortes de vagues. En s'aidant des propriétés  de propagation de ces ondes, il a été possible de deviner la nature des  différents milieux traversés et de constater que la Terre est composée de plusieurs couches, le passage d'une couche à une autre se traduisant par un changement brusque de la propagation de l'onde.

 Trois grandes zones ont ainsi été reconnues : la croûte, le manteau et le noyau.

 La croûte se différencie du manteau par une discontinuité mise en évidence en 1909 par le Croate Mohorovicic et désignée familièrement, en hommage à son inventeur, le moho. Une des caractéristiques de ce niveau est de présenter un relief inversé par rapport à celui de la surface. Il descend jusqu'à 70 km sous les montagnes et passe seulement à quelques kilomètres sous les océans. Il semble que les matériaux venus de la surface franchissent cette zone en se transformant en roche formant la couche inférieure appelée magma tandis que, inversement, le magma subit une transformation avant de monter vers la surface pour s'incorporer à la croûte;

 Le magma s'étend jusqu'à 2 900 km de profondeur. Une de ses caractéristiques est d'être à la fois une matière qui, selon les conditions de température et de pression, se casse comme un solide - et ces cassures provoquent les tremblements de terre - ou possède les propriétés d'un liquide et  s'écoule. Dans les couches supérieures où l'élévation de température est le phénomène déterminant, le magma est très plastique. Dans les couches profondes, la pression rend la matière cassante. Quand le magma monte dans la cheminée d'un volcan, la diminution de la pression lui permet de devenir liquide, bien qu'il se refroidisse.

 Le noyau, au centre Le centre de la Terre, est formé d'un noyau externe de 3 500 km de rayon composé d'une boule liquide de fer ou d'un alliage de fer-nickel et d'un noyau interne ou graine de 1 220 km de rayon, de composition analogue mais solide. Ce sont les mouvements de convection dans la partie externe liquide qui produisent des champs électriques et le champ magnétique terrestre. Selon les travaux publiés en 1996 par deux américains, le noyau interne tournerait un peu plus vite que le reste de la planète.

La famille des roches

 Un minéral est un corps chimique dont les éléments sont assemblés au niveau atomique dans des molécules. Une roche est un mélange de minéraux. Elle n'a pas de formule chimique.  Le minéral de base de l'écorce terrestre est l'oxyde de silicium ou silice. Le quartz ou cristal de roche est un cristal pur de silice.

 Une roche riche en silice est acide et légère. Une roche pauvre en silice (moins de 15% ) est lourde et basique. Les deux roches fondamentales de la croûte terrestre sont de la famille des granites ou de la famille des basaltes. Les roches granitiques contiennent plus de silice, associée à des métaux clairs et légers, que les basaltes où prédominent les métaux lourds et sombres. Les roches du magma sont encore plus lourdes que le basalte.

 Les matériaux de base qui composent le globe sont donc peu nombreux. D'une roche à l'autre on retrouve les mêmes composants, seules les proportions, les arrangements diffèrent. Des expériences de laboratoire ont montré que la chaleur et  la pression peuvent provoquer des changements au niveau moléculaire.

Le graphite et le diamant sont formés des mêmes atomes de carbone. Ce sont les conditions de chaleur et de pression qu'ils ont subies qui ordonnent différemment ces atomes et confèrent à leur assemblage des propriétés physiques différentes. Par des phénomènes semblables, des roches du magma peuvent être transformées en roches présentes dans la croûte et inversement. C'est le phénomène qui s'effectuerait dans le moho. En permanence la Terre fait et défait de la croûte et le bilan final est que l'épaisseur de celle-ci reste constante. Elle est mince, comme la coquille d'un oeuf. Mais elle n'est pas qu'un emballage protecteur. La croûte participe à la vie profonde de la planète principalement de la partie supérieure du manteau. Cette action  aboutit à des mouvements constants.

Les océans

 L'atmosphère primitive contenait énormément d'hydrogène, soit à l'état libre, soit sous forme de combinaisons, principalement de méthane, d'ammoniac ou d'acétylène. Cette enveloppe gazeuse devait atteindre une température de plusieurs milliers de degrés. L'eau et le gaz carbonique étant dissociables dans ces conditions devaient en être absents.

 Puis  la température diminue. La vapeur d'eau, le gaz carbonique dégagés par la terre surchauffée et l'azote produit par la dissociation de l'ammoniac forment l'essentiel de l'atmosphère. L'oxygène est très rare. Sa seule source provient de la dissociation des molécules d'eau par le rayonnement ultraviolet du soleil. Mais quand elle s'effectue, la molécule d'oxygène, qui a la propriété de se combiner facilement avec un autre corps,  ne reste pas longtemps en liberté.

 Lorsque la température est au-dessous de cent degrés, le magma dégorge de l'eau. Soumise à de fortes pressions, la vapeur d'eau de l'atmosphère se condense. De violents orages éclatent. Des pluies diluviennes s'abattent sur le sol. Les océans se forment. Leur eau, douce à l'origine, se charge de sels minéraux provenant des eaux de ruissellement.

Les visages de la Terre

 La croûte continentale et sous les océans, la croûte océanique, formée de basaltes,  reposent sur une dizaine de socles, les plaques tectoniques. L'énergie que libère la désintégration des éléments radioactifs du manteau déplace ces plaques les unes par rapport aux autres. Lorsque deux plaques entrent en collision, l'une plonge sous l'autre. La croûte océanique retourne dans le manteau. d'où remontent de nouvelles roches en un cycle qui dure  200 millions d'années. Ce mouvement des plaques  entraîne celui des continents. Certains  s'éloignent les uns des autres, d'autres ont leur bordure comprimée. Des cassures se produisent provoquant des séismes, des éruptions volcaniques. Des plissements se forment érigeant des montagnes.

 Au Primaire, c'est le socle granitique qui est soulevé. Les continents actuels proviendraient d'un supercontinent appelé Pangée qui aurait existé au début du secondaire, il y a 245 millions d'années. La Pangée se serait disloquée progressivement. Elle se  scinde d'abord en deux, la Laurasie au nord, le Gondwana au sud, séparés par la mer Téthys. Le bloc septentrional  se divisera pour devenir l'Amérique du Nord, l'Europe et l'Asie. Le bloc méridional formera l'Amérique du Sud, l'Afrique, l'Arabie, l'Inde, l'Australie et l'Antarctique. Cette théorie a été proposée en 1912 par un météorologiste allemand Alfred Wegener. Reçue avec une certaine réserve par les opposants qui voyaient en cette hypothèse "le rêve d'un grand poète"",  elle a été accréditée par les observations, dans les années 60, d'une longue et profonde crevasse sous-marine par laquelle s'écoule le magma brûlant.

 Au secondaire, des sédiments se déposent dans les fosses marines.

Au tertiaire, ces sédiments se soulèvent.

Le quaternaire est caractérisé par des successions de périodes glaciaires.

Des théories diverses et nombreuses ont été avancées quant aux mouvements des continents. Dans deux de ses dialogues, Platon parle d'une île, l'Atlandide, plus grande que la Libye et l'Asie réunies, et les voyageurs de ce temps-là pouvaient passer de cette île sur les autres îles et, de ces îles, ils pouvaient gagner tout le continent...  Rêve ou réalité ? Platon avait-il de la mémoire ou de l'imagination ? La théorie n'a pas convaincu les spécialistes. Mais la Terre reste pour nous une inconnue. Des énigmes demeurent.

 Nous sommes devant la terre comme un juge devant un accusé refusant de répondre. Nous devons donc trouver la vérité à l'aide de présomptions (Alfred Wegener)

 Un fait est certain. La Terre a connu d'immenses bouleversements. Il y a quelques centaines de millions d'années, des glaces polaires étaient à l'équateur et des forêts équatoriales au pôle. L'axe de rotation du globe ne correspond jamais à son axe d'équilibre. Les continents se sont déplacés et leur mouvement  se poursuit toujours à une vitesse  de un à dix centimètres par an. La Terre est un système qui évolue.  Tout est mouvement. Mais les mouvements du sol sur lequel nous vivons, sauf  les cataclysmes comme les séismes, les éruptions volcaniques,  ne sont pas observables à l'échelle du temps humain. Ils sont à lire à l'échelle de milliers, de millions d'années. Ils se manifesteront dans l'avenir. Il est possible qu'ils influencent la composition de l'atmosphère et la vie biologique comme cela s'est produit dans le passé.

Les changements climatiques

 La Terre  a connu des bouleversements qui ont modifié  son climat.

 Au milieu du XIXème siècle, le géologue suisse Agassiz découvre le phénomène de glaciation et constate avec étonnement la présence de vestiges glaciaires en Amazonie, en pleine zone équatoriale actuelle. Depuis, on a retrouvé des traces de glaciation sous toutes les latitudes.

 Il y aurait eu cinq ères glaciaires, séparées par des périodes de 250 millions d'années.  Mais au cours du Quaternaire, quatre glaciations se sont succédées sur une période d'un million d'années. Il semblerait donc que des périodes de glaciation et de déglaciation alternent au cours d'une ère glaciaire. La dernière glaciation a pris fin il y a une dizaine de milliers d'années. Le continent arctique s'étendait alors jusqu'au bord de l'Allemagne et le niveau moyen des mers était à 100 mètres au-dessous du niveau actuel.

 Le déclenchement d'une glaciation n'équivaut pas à une forte chute de température. Quelques degrés devraient suffire mais le phénomène n'est pas encore parfaitement compris. On suppose que, dans son parcours galactique, la Terre peut traverser un nuage de poussières cosmiques qui réduit le rayonnement solaire. Celui-ci diminuerait tous les 250 millions d'années. On a parlé également de paroxysmes d'activité volcanique déversant des tonnes de poussières dans l'atmosphère. La seule explosion du Krakatau en 1883 a fait effectivement baisser la température moyenne de la planète.

Apparition de la vie

 L'atmosphère primitive était irrespirable, propre à asphyxier toute espèce animale et végétale. Et pourtant, la vie y a fait son apparition sous la forme la plus élémentaire.

En 1953, un jeune étudiant de Chicago, Stanley Miller, réalise une expérience qui le rendra célèbre.

Dans un ballon de verre, il introduit un mélange gazeux et un liquide dont la composition est celle de l'atmosphère primitive et des océans il y a trois milliards d'années. Il déclenche à l'intérieur du récipient des décharges électriques qui simulent les orages de l'époque. Au bout d'une semaine, des acides aminés apparaissent dans le récipient. Or ces acides, composés d'atomes de carbone, élément qui permet une diversité d'assemblages, d'atomes d'hydrogène, d'oxygène et d'azote, sont les molécules de base des protéines, constituants majoritaires de tous les corps vivants de notre planète. En 1963, une expérience semblable permet la synthèse d'un composé organique plus complexe, l'adénine, substance biochimique qui joue un rôle important dans toutes les cellules vivantes. En même temps on découvre qu'il existe un grand nombre d'organismes simples, les bactéries qui n'ont pas besoin d'oxygène pour prospérer mais qui en dégagent en décomposant la matière organique. Aujourd'hui encore cette forme élémentaire de vie existe  dans les sources d'eau bouillante et au coeur même des piles atomiques.

 Cette première étincelle vivante, apparue dans un milieu hostile aux organismes plus perfectionnés, aux végétaux, aux animaux puis à l'homme, va conditionner la Terre et son atmosphère à leurs  nouveaux besoins vitaux.

 Mais il faudra que l'oxygène s'accumule en quantité suffisante dans l'atmosphère.

Une atmosphère nouvelle

 La modification de la composition atmosphérique est la conséquence d'un ensemble de propriétés du rayonnement solaire, des éléments chimiques exhalés par l'écorce terrestre, des nouvelles formes de vie que le rayonnement ultraviolet du soleil  aurait tuées si elles étaient apparues plus tôt.

 Une grande partie de l'atmosphère primitive s'est dispersée à des milliers de kilomètres de la Terre. C'est le cas des gaz comme l'hélium et l'hydrogène. Sur Terre, un volcanisme intense dégage de grandes masses de gaz carbonique et  de vapeur d'eau. Les cellules primitives, anaérobies, (elles vivent sans oxygène) assimilent ce gaz carbonique et libèrent de l'oxygène. Au début de sa formation, ce gaz était rare à l'état libre car,  peu nombreux sur la couronne périphérique, les électrons de ses atomes ont tendance à s'associer avec d'autres éléments. L'atome d'oxygène peut même s'unir avec un ou deux autres atomes d'oxygène et former l'oxygène diatomique (deux molécules d'oxygène) ou l'ozone (trois molécules).

 Les rayons ultraviolets provenant du soleil, de longueur d'onde plus courte que le violet et invisibles à l'oeil, sont dangereux pour les cellules vivantes. Dans les couches supérieures de la stratosphère, entre 30 et 50 km d'altitude, les plus durs de ces rayons, de plus courte longueur d'onde, parviennent à dissocier deux molécules d'oxygène liées qui ont ensuite tendance à s'unir à nouveau par deux ou par trois et former dans ce cas l'ozone. L'énergie des rayons ultraviolets durs est absorbée par cette réaction. Ces rayons sont arrêtés. Les rayons ultraviolet mous, de plus grande longueur d'onde et qui n'ont pas été bloqués sont encore trop nocifs pour les organismes vivants. Ces rayons rencontrent la couche d'ozone. Ils dissocient les molécules de ce gaz et se trouvent à leur tour, par cette action, absorbés. La dernière tranche de rayons mortels aux organismes vivants est arrêtée.

Une couverture chauffante 

 Lorsque le gaz carbonique et la vapeur d'eau vont progressivement être présents dans l'atmosphère, jusqu'à atteindre aujourd'hui quelques centièmes de pour 100 pour le premier, quelques dixièmes de pour cent pour le second, un autre  phénomène de filtrage des rayons solaires se produit. Les rayons qui ont pu traverser l'atmosphère et parvenir jusqu'au sol le réchauffent. La basse atmosphère et le sol réémettent la chaleur reçue mais le gaz carbonique et la vapeur d'eau empêchent la chaleur de se dissiper dans la haute atmosphère. Sans ce phénomène, la température moyenne au sol serait environ de -18° C. Les océans seraient gelés. Aujourd'hui, la température moyenne de la Terre reste à peu près constante, environ 14 ° C, avec une tendance au réchauffement de 0,5 ° C au XXème siècle. C'est l'effet de serre, (Annexe 9) formule que les défenseurs de l'environnement jugent impropre et qu'ils souhaitent voir remplacée par piège de chaleur global. (La terre menacée, un laboratoire à risques - Stephen H. Schneider).

D'autres phénomènes interviennent comme  l'inclinaison variable de l'axe de rotation de la terre, les fluctuations de la forme de son orbite. Des changements de température ont parfois été brutaux. Les causes n'en sont pas parfaitement connues.

Il y a environ 12 000 ans, après le retour des périodes chaudes en Europe du Nord et dans l'Atlantique Nord, il y eut un nouvel épisode froid, comparable à une période glaciaire qui se déclencha en quelques dizaines d'années. Cette mini-glaciation appelée le Dryas récent, qui dura 500 ans, précéda l'installation de la période actuelle chaude, l'Holocène.

 Toutes les conditions étaient cependant réunies pour permettre sur notre Terre le jaillissement de la vie.

RETOUR ACCUEIL