L’une des caractéristiques déterminantes de la Terre est sa tectonique des plaques, un phénomène qui façonne la surface de la planète et crée certains de ses événements les plus catastrophiques, comme les tremblements de terre, les tsunamis et les éruptions volcaniques. Alors que certaines caractéristiques de la tectonique des plaques ont été repérées ailleurs dans le système solaire, la Terre est la seule planète que nous connaissons avec la suite complète des processus impliqués dans ce phénomène. Et tout indique que cela a commencé très tôt dans l’histoire de notre planète.
Alors qu’est-ce qui a commencé? Actuellement, deux idées principales sont difficiles à distinguer sur la base de nos preuves limitées de la Terre primitive. Une nouvelle étude d’un morceau d’Australie, cependant, plaide fortement pour l’un d’entre eux : les impacts lourds qui se sont également produits au début de l’histoire de la planète.
Options et répercussions
Peu de temps après la formation de la Terre, sa croûte aurait été composée d’une couche relativement uniforme de roche solide qui agissait comme un couvercle sur le manteau encore fondu en dessous. Au-dessus de cela, il y avait probablement un océan mondial puisque la tectonique des plaques ne construisait pas encore de montagnes. D’une manière ou d’une autre, cette situation s’est transformée en ce que nous voyons maintenant : les grandes régions de croûte mobile et flottante des plaques continentales et la croûte océanique profonde qui s’étend constamment se sont formées à partir de matériaux du manteau, toutes entraînées par le mouvement induit par la chaleur des matériaux à travers le manteau.
L’explication principale de l’origine de la tectonique des plaques est simplement de supposer que la circulation mantellique était aussi ce qui a déclenché le phénomène. Les éruptions sur les points chauds du manteau amèneraient des matériaux moins denses à la surface, le poids supplémentaire forçant des matériaux plus denses à descendre dans le manteau. Au fur et à mesure que ces processus se poursuivraient, davantage de matériaux flottants remonteraient à la surface au fil du temps, élargissant certaines zones en plaques naissantes. Cette explication a l’avantage de montrer que le processus commence par les mêmes facteurs qui le motivent aujourd’hui – les scientifiques ont tendance à détester devoir s’appuyer sur des explications multiples et distinctes.
Mais ils détestent aussi les coïncidences, et une coïncidence est ce qui se cache derrière une explication alternative. Les premières indications de la tectonique des plaques sont apparues il y a environ 3,8 milliards d’années, peu de temps après la formation de la Terre. Cette période chevauche également une série d’impacts importants, appelés bombardements lourds tardifs, qui ont frappé les corps du système solaire.
Ces impacts auraient fourni beaucoup d’énergie à la croûte, à la fois en la fragmentant et en provoquant une fonte locale. Cela permettrait aux matériaux chauds de la croûte fondue et du manteau de pénétrer à la surface par le volcanisme. L’effet ressemble un peu à des éruptions au-dessus d’un point chaud, avec des matériaux de plus faible densité ramenés à la surface, mais cela se produirait à plusieurs endroits sur la planète pendant des centaines de millions d’années.
En raison des similitudes entre les deux théories et du fait que de nombreuses preuves ont été détruites au cours des derniers milliards d’années, il est difficile de déterminer laquelle est la mieux étayée par les preuves. Mais les chercheurs dans un nouvel article affirment avoir trouvé des preuves que les impacts étaient susceptibles d’être critiques.
Commencer par un coup
Le travail s’appuie sur des cristaux de zircon, des structures extrêmement stables qui incluent les plus anciens morceaux de Terre confirmés. Les auteurs se sont concentrés sur des cristaux provenant d’une partie de l’Australie appelée le craton de Pilbara. Les cratons sont les morceaux les plus anciens et les plus stables de la croûte continentale, et ils ont tendance à former le noyau des continents modernes. Pilbara est l’un des deux plus anciens cratons connus sur Terre.
Les chercheurs ont examiné les zircons à la recherche d’indications qu’ils avaient été modifiés par des processus géologiques après leur formation, éliminant ceux d’une analyse plus approfondie. Et ils ont également obtenu des dates pour tous les cristaux basés sur la désintégration de l’uranium. Ils se sont ensuite concentrés sur deux choses qui nous disent quelque chose sur l’environnement dans lequel les cristaux se sont formés. La première consistait à regarder le type de roche dans laquelle les cristaux étaient intégrés, qui était supposé refléter l’environnement dans lequel ils se formaient. La seconde était la fraction d’oxygène provenant d’un isotope spécifique (18O). Cette analyse fournit une indication de la température à laquelle le cristal s’est formé, qui est généralement liée à sa profondeur.