Une Terre viable

Tout a commencé il y a 4,5 milliards d'années. Les restes d'explosions stellaires précédentes avaient formé un nuage de gaz et de poussière qui s'était effondré, donnant naissance à une nouvelle étoile : le Soleil. Les particules de gaz et de poussière restantes ont formé un disque autour de l'étoile. De petits grains de poussière se sont agglomérés et se sont transformés en morceaux de plusieurs kilomètres de diamètre. Des planètes rocheuses comme la Terre se sont formées à partir de ces éléments. Lors d'une collision avec un dernier énorme morceau, de la masse a été éjectée de la Terre primitive, donnant naissance à la Lune.

Pour le développement de la vie, il manquait toutefois des éléments importants dans le système solaire interne primitif. "Le soleil était alors très chaud", explique Maria Sch?nb?chler, professeure à l'Institut de géochimie et de pétrologie de l'ETH Zurich. C'est pourquoi les blocs de construction originaux en orbite autour de la Terre ne contenaient pratiquement pas d'éléments volatils tels que l'hydrogène, le carbone, l'oxygène et l'azote, qui ont été indispensables plus tard à l'apparition de la vie. "Les résultats de nos recherches montrent toutefois que, pendant la croissance de la planète, nous avons re?u un peu de matière provenant de plus loin dans le système solaire, où régnaient des températures plus fra?ches et où ces substances volatiles ont pu se condenser et être intégrées dans des corps solides", explique la cosmochimiste.

Brocards et poussière

Lors de la phase de construction de la planète, une grande quantité de chaleur a été libérée, faisant fondre les matériaux. Du fer métallique en fusion s'est enfoncé et a formé le noyau terrestre. Un océan de magma de roches en fusion s'est formé au-dessus. Les composés volatils s'y sont dissous. Lorsque la terre en fusion s'est refroidie au cours des millions d'années suivantes, le magma s'est solidifié. "Des cristaux se sont formés, dans lesquels les substances volatiles comme l'eau et le dioxyde de carbone ne pouvaient plus entrer", explique Sch?nb?chler. Ces substances ont été dégazées et ont formé la première atmosphère terrestre. "Le système solaire primitif était probablement assez chaotique, avec beaucoup de morceaux et de poussières qui volaient", ajoute la cosmochimiste : "La Terre a balayé ces matériaux en orbite et a ainsi obtenu encore plus de substances vitales, même si, contrairement aux hypothèses précédentes, la majeure partie de l'inventaire avait déjà été accumulée dans la phase initiale, avant même la naissance de la Lune."

CO₂ se débarrasser de

La première atmosphère était composée en grande partie de vapeur d'eau et de dioxyde de carbone. "La plupart des modèles concluent que le CO₂-Les concentrations de CO2 dans l'atmosphère étaient un demi-million de fois plus importantes qu'aujourd'hui", explique Derek Vance, également professeur à l'ETH à l'Institut de géochimie et de pétrologie. Cela a conditionné un effet de serre massif - un environnement hostile à la vie. ? l'époque, les températures devaient dépasser les 100 degrés Celsius. "La Terre a d? absorber la grande quantité de CO₂ se débarrasser dans la première atmosphère pour devenir habitable", explique le géochimiste. Il n'existe pas encore de théorie convaincante sur la manière dont cela a pu se produire.

"Plus tard, c'était facile", dit Vance : "La Terre s'est débarrassée de l'excès de dioxyde de carbone dans l'atmosphère plusieurs fois dans son histoire. Mais attention : Ce processus s'étend à chaque fois sur des millions d'années et ne constitue pas une solution à notre problème de CO₂-Dans le cycle naturel du carbone, le dioxyde de carbone arrive à la surface de la terre par la pluie, où il dissout les roches par des processus d'altération chimique compliqués. Par le biais des nappes phréatiques et des rivières, les produits de l'altération sont emportés vers la mer où ils se déposent au fond de l'océan. "Pour simplifier, on prend du CO₂ de l'air et placé du calcaire dans l'océan", explique le géochimiste : "Il faut ensuite amener ces roches dans les profondeurs de la Terre et faire venir de nouvelles roches qui pourront répéter ce cycle. C'est ce que font les processus tectoniques sur la Terre".

La rétroaction négative est particulièrement importante dans ce cycle : s'il fait plus chaud à la surface de la Terre, l'altération des roches augmente. "Cela signifie", explique Vance, "que plus la quantité de CO₂ Ce feedback négatif a permis de créer des conditions stables sur Terre, nécessaires à l'évolution de la vie pendant des milliards d'années.

La date à laquelle un océan d'eau liquide et une cro?te se sont formés à la surface de la Terre est toutefois controversée. Des grains de zircon, un minéral vieux de 4,4 milliards d'années, pourraient indiquer que la Terre s'est refroidie relativement rapidement. La question de l'origine de la vie fait également l'objet de vifs débats. Est-elle apparue dans les profondeurs des océans ou plus près de la surface de l'eau ? Et quand ? "Les biologistes pensent que les premiers micro-organismes sont apparus il y a 4 milliards d'années", déclare Vance : "Les fossiles les plus anciens datent de 3,5 milliards d'années et je pense qu'ils sont une preuve de vie". Il est certain que la Terre était vivante il y a 3 milliards d'années.

A cette époque, l'atmosphère contenait surtout de l'azote et encore très peu d'oxygène. C'est la vie elle-même qui a ensuite modifié l'atmosphère terrestre et créé les conditions pour le développement de nouvelles formes de vie - gr?ce à la photosynthèse. Gr?ce à l'énergie solaire, les algues ont transformé l'eau et le dioxyde de carbone en sucre et en oxygène. C'est ainsi que l'oxygène moléculaire a commencé à se former il y a 2,5 milliards d'années (O₂) s'est accumulé dans l'atmosphère. En haute altitude, l'ozone (O₃) les rayons UV nocifs. " Toute forme de vie animale sur un continent a non seulement besoin d'oxygène pour respirer, mais aussi d'une couche d'ozone protectrice ", explique Vance : " Mais nous n'aurions pas d'oxygène s'il n'y avait pas de plantes."Le champ magnétique de la Terre, généré par le noyau métallique externe liquide de notre planète, nous protège également des rayons cosmiques.

"Beaucoup de choses sur Terre auraient pu tourner de manière catastrophique pour la vie", dit Vance. Des chutes de météorites et de gigantesques éruptions volcaniques ont provoqué à plusieurs reprises une grande augmentation des gaz à effet de serre dans l'atmosphère terrestre et donc un réchauffement global. Lors d'un tel événement, il y a 252 millions d'années, 70 à 80 pour cent de toutes les espèces vivantes ont disparu. Il y a également eu des périodes de froid qui ont peut-être même transformé la planète en boule de neige. Mais la Terre a continué à vivre. La conclusion du géochimiste : "Notre planète a la capacité de se réparer elle-même sur de très longues périodes gr?ce à cette rétroaction négative qui joue le r?le de force stabilisatrice".