La Terre a traversé de nombreuses phases géologiques, mais elle a connu une période de stagnation frappante : notre planète a connu un environnement tropical où les algues et les organismes unicellulaires ont prospéré pendant près de 2 milliards d’années. Puis les choses ont radicalement changé lorsque la planète a été plongée dans un profond gel.
Jusqu’à présent, on ne savait pas exactement quand la Terre était devenue un gigantesque congélateur. Aujourd’hui, des chercheurs de l’University College de Londres ont découvert des preuves dans un affleurement rocheux en Écosse, connu sous le nom de formation de Port Askaig, qui témoignent de la transition d’une Terre tropicale à une Terre gelée il y a 717 millions d’années. Cet événement marque le début de la glaciation de Sturtian et serait le premier de deux événements de « Terre boule de neige » au cours desquels une grande partie de la surface de la planète était recouverte de glace. On pense que la vie multicellulaire a commencé à émerger après le dégel de la Terre.
Trouvé dans les îles écossaises connues sous le nom de Garvellachs, cet affleurement de la formation de Port Askaig est unique car il offre la première preuve concluante de la période de gel d’une Terre tropicale, avec des couches sous-jacentes qui constituent une chronologie allant d’une ère plus chaude à une ère glaciale. D’autres roches qui se sont formées au cours de la même période dans d’autres parties du monde ne possèdent pas cette preuve de transition, car d’anciens glaciers les ont probablement grattées.
« Le Port Askaig préserve un enregistrement relativement complet de la « glaciation sturtienne » mondiale », ont déclaré les chercheurs dans une étude récemment publiée dans le Journal of the Geological Society.
À mon époque boule de neige
Sous les roches formées pendant la glaciation de Sturtian se trouve une couche profonde de roches carbonatées connue sous le nom de formation de Garb Eileach. Celles-ci datent de la période tropicale chaude du Tonien, qui a commencé il y a 1 milliard d’années et a duré jusqu’à 717 millions d’années, lorsque le froid a pris le dessus. Les roches les plus jeunes de cette formation témoignent de la transition vers la première « Terre boule de neige ».
Pourquoi la Terre a-t-elle connu un tel froid ? Une diminution soudaine du rayonnement solaire a probablement entraîné un hiver particulièrement long qui a déclenché un effet boule de neige (pardonnez-moi le jeu de mots). Avec moins de rayonnement, davantage de glace se forme, et davantage de glace rend la planète plus réfléchissante, ce qui signifie qu’elle renvoie davantage de lumière solaire dans l’espace et provoque un refroidissement continu de la planète, ce qui permet à davantage de glace de se former.
Pour déterminer quand ce refroidissement global a commencé, l’équipe de recherche a collecté 11 échantillons de grès des îles Garvellach pour analyser les zircons qu’ils contiennent. Les zircons sont particulièrement utiles pour dater les formations rocheuses car ils sont souvent aussi vieux que la roche dans laquelle ils se trouvent, ce qui en fait certains des minéraux les plus anciens de la Terre. Ils résistent également à la dégradation chimique. Ce qui est particulièrement important à propos des zircons, c’est qu’ils contiennent de l’uranium, qui se désintègre en plomb sur de longues périodes. La quantité d’uranium qui s’est transformée en plomb peut nous indiquer le temps écoulé depuis la formation du zircon.
Juste une phase
En utilisant à la fois l’ablation laser (un type d’imagerie laser qui révèle la répartition des éléments et des isotopes dans un échantillon) et la spectrométrie de masse plasma, les chercheurs ont déterminé le rapport uranium-plomb. Le temps nécessaire à l’uranium pour se transformer en plomb correspondait à leurs estimations, qui se basaient sur des études antérieures qui avaient estimé, mais non confirmé, le moment du début de la glaciation sturtienne.
Les zircons découverts sur l’affleurement ont également permis aux chercheurs de comprendre que la glaciation du Sturtien a duré environ 58 millions d’années. Elle a été suivie de près par la glaciation du Marinoen, qui aurait duré 16 millions d’années supplémentaires. Ces deux phases de la « Terre boule de neige » constituent ce que l’on appelle la période cryogénique. Les roches contenant ces zircons ont probablement été déposées par un glacier en mouvement alors que le supercontinent Rodinia (qui a précédé la plus célèbre Pangée) se désintégrait.
La formation de Port Askaig est désormais, comme le disent les scientifiques dans la même étude, « l’un des enregistrements les plus épais (jusqu’à 1,1 km) et les plus complets de la glaciation cryogénique ».
Les glaciers n’ayant pas effacé cette formation, la Terre a également conservé une trace de la période à laquelle elle a commencé à se réchauffer. Les cristaux de zircon formés pendant la glaciation de Sturtian disparaissent progressivement dans les roches plus jeunes jusqu’à être remplacés par des zircons formés après la fonte des glaces. Il existe donc non seulement des traces du début du gel profond, mais aussi des traces du dégel qui a commencé il y a environ 635 millions d’années.
À mesure que la glace fondait, une vie multicellulaire complexe commença à faire son apparition pendant l’Édiacarien. Plusieurs raisons peuvent expliquer ce phénomène. Certaines hypothèses suggèrent que la température de l’eau de mer aurait augmenté, qu’un afflux de lumière solaire aurait déclenché la photosynthèse et que les nutriments seraient plus abondants qu’auparavant.
Les scientifiques impliqués dans l’étude de Port Askaig pensent que toute vie ayant survécu à la période cryogénique a dû faire face à un immense défi une fois que la glace a commencé à fondre. Ces organismes, habitués au froid perpétuel depuis des millions d’années, devaient désormais s’adapter le plus rapidement possible, ou périr.
Et qu’en est-il de ceux qui ont survécu ? Ils sont devenus les ancêtres de tous les animaux ayant existé, y compris nous.
Journal de la Société géologique, 2024. DOI : 10.1144/jgs2024-02