Tectonique des plaques

 

 

La tectonique des plaques permet d’expliquer la formation et l’évolution de la croûte terrestre au cours des temps géologiques.
Tectonique des plaques et dérive des continents se réfèrent au même processus. Il n'y a aucune différence entre ces deux notions ou appellations.
Selon cette théorie, les continents et les fonds océaniques sont formés de plaques qui flottent sur l’asthénosphère.
Les limites entre chaque plaque sont le lieu de la majorité des volcans et des tremblements de terre.
À l’échelle des temps géologiques, la croûte de la Terre ne cesse de bouger. Ses mouvements incessants creusent d’immenses fissures au fond des océans, poussent les continents et soulèvent les grandes chaînes de montagnes.

La tectonique des plaques

Si on découpe sur une carte l’Afrique, l’Europe et l’Asie, l’Amérique du Nord et du Sud et l’Australie, il est facile de les regrouper en un seul ensemble.
On peut constater par exemple que l’Afrique s’emboîte dans l’Amérique du Sud.

L’Afrique de l’Ouest et le Brésil ne formaient qu’un seul continent.
Certains fossiles vieux de 200 millions d’années se retrouvent sur ces deux continents, mais nulle part ailleurs.

Les plaques lithosphériques se déplacent à la surface de la Terre depuis plusieurs centaines de millions d’années.
À ce jour, elles avancent de 2 à 20 cm par an. L’Atlantique repousse les Amériques vers l’ouest ; l’Arabie se sépare de l’Afrique et l’Inde remonte vers l’Asie, soulevant l’Himalaya.

C’est la plaque pacifique qui génère de violents séismes et éruptions volcaniques en Asie de l’Est.

Le Kilauea sur la plaque Pacifique. C'est le plus jeune volcan d'Hawaï et l'un des plus actifs au monde. By exfordy

 

Les limites médio-océaniques où la croûte océanique est créée sont également le lieu d’une activité volcanique et tectonique sous-marine intense.
Les séismes sous-marins provoquent des tsunamis.

Configuration de la Terre depuis le Trias :

La Terre au trias

La Terre au jurassique

La Terre au crétacé

La Terre au paléocène et éocène

La Terre à l'oligocène et au miocène

La Terre au pliocène

La Terre au pléistocène

La Terre à l'holocène

 

Les plaques océaniques

Les plaques océaniques sont créées au niveau des rides médio-océaniques.
À ces endroits, la croûte océanique est très fine, quelques kilomètres d’épaisseur.

De la lave arrive en permanence à la surface par de grandes fissures longues de milliers de kilomètres.
Les fissures, appelées rifts océaniques, se remplissent ainsi de lave, laquelle refroidit en se rapprochant de la zone au contact de l’eau.

Bora-Bora. By Rachel the Cat

Les laves cristallisent alors sur chaque mur de la fissure, fabriquant ainsi la nouvelle croûte océanique en écartant la croûte la plus ancienne.

Cet écartement s’effectue à la vitesse de quelques centimètres par an.

Ainsi, l’Europe et l’Amérique du Nord étaient presque jointes il y a 150 millions d’années.

 

Séisme et formation des montagnes

La surface du globe étant constante, les plaques fabriquées sont détruites à un autre endroit.

Lors d’une collision, la plaque océanique a tendance à passer sous la plaque continentale. Cela forme une zone de subduction.
Ces mouvements se traduisent par un tremblement de terre.

Les grandes chaînes de montagnes sont une expression très visible du mouvement des plaques.

Himalya . Photo satellite de décembre 2011. (NASA images courtesy LANCE/EOSDIS MODIS Rapid Response Team at NASA GSFC. Caption by Michon Scott.)

 

Tous les types de collisions, que ce soit entre plaques continentales ou plaques océaniques et plaques continentales, concourent à la formation des montagnes.

L’Himalaya est un bon exemple de ce processus. La chaîne himalayenne est le résultat de la collision entre la plaque indienne et la plaque asiatique, qui a débuté il y a environ 50 millions d’années et se poursuit à raison de 5 cm par an.
Toute la bordure sud de la plaque asiatique est soulevée et forme les hauts plateaux du Tibet.

 

Les plaques terrestres

On distingue six grandes plaques continentales qui se joignent sous les océans. Il existe aussi une dizaine de petites plaques dont la plupart sont totalement sous-marines comme la septième grande plaque Pacifique.

Zoom illustration

 

Les sept grandes plaques :

Amérique du Nord

L’Amérique du Nord est la sixième plus grande plaque. Elle s’est détachée des plaques de l’Eurasie, de l’Afrique et de l’Amérique du Sud quand le super continent de la Pangée a commencé à se scinder au Jurassique.
C’est à ce moment-là que l’Atlantique a commencé à s’ouvrir entre l’Afrique et l’Amérique du Sud d’une part, et l’Amérique du Nord et l’Europe d’autre part.

Les régions qui formeraient plus tard l’Antarctique, l’Inde et l’Australie commencèrent à s’éloigner du reste de la Pangée.

Le climat était chaud, sans calotte polaire et le niveau de la mer était élevé.

La superficie globale de cette plaque est de 62 millions de km². La plus grande ville qui s’y trouve est New York.
La collision continue de cette plaque avec la plaque pacifique a créé des montagnes assez récentes à l’ouest de l’Amérique du Nord.
À l’est, le massif des Appalaches résulte de collisions survenues avant le Paléozoïque.

La subduction actuelle des plaques Cocos et Rivera explique l’activité volcanique de la ceinture mexicaine.

 

Amérique du Sud

La plus petite plaque lithosphérique est à moitié submergée par l’Atlantique. C’est la plus rapide de toutes les plaques et sa plongée provoque des séismes et des éruptions volcaniques tout le long du massif andin.
Sa superficie globale est de 60 millions de km². La plus grande ville qui s’y trouve est Sao Paulo.

 

Eurasie

La plaque Eurasie rassemble plus de 75 % de la population mondiale avec notamment une forte densité sur le sous-continent indien, en Asie du Sud-est et en Chine.

Sa superficie globale est de 90 millions de km². La plus grande ville est Tokyo avec 32,2 millions d’habitants.

À l’ouest, la plaque de l’Amérique du Nord s’écarte sous l’effet de l’expansion de l’Atlantique.
À l’est, la subduction des plaques du Pacifique et des Philippines engendre une région insulaire volcanique qui englobe le sud du Japon et les Philippines.

Au sud, la dérive vers le nord des plaques indienne et australienne crée un point de collision active : cette collision continue soulève l’Himalaya.

 

Afrique

Les traits les plus caractéristiques de cette plaque sont :

Le Rift Valley qui s’est ouvert au cours des 30 derniers millions d’années, depuis que le continent a lentement commencé à se fendre.

Rift Valley. Photo satellite. (NASA Earth Observatory image created by Jesse Allen, using EO-1 ALI data provided courtesy of the NASA EO-1 team. Caption by Holli Riebeek)

 

La dorsale médio-atlantique est une longue chaîne de montagnes sous-marines sur la bordure ouest de la plaque africaine.
Le Kilimandjaro est le plus haut sommet d’Afrique (5 895 m). Il s’est formé il y a environ 1,8 million d’années.

 

Pacifique

Il y a environ 85 millions d’années, il existait plusieurs plaques dans le Pacifique. Mais, elles ont peu à peu disparu sous les Amériques.
La plaque Pacifique dérive d’environ 10 cm par an vers le nord-ouest.

Elle est presque encerclée par une chaîne de volcans actifs appelée la ceinture de feu. Les zones qui forment la ceinture de feu sont caractérisées par une grande activité volcanique et sismique.
Cette plaque est ponctuée d’îles volcaniques comme Hawaï, île sur laquelle se trouve le Kilauea, l’un des volcans les plus actifs au monde.

Kilauea. Activité volcanique en décembre 2008. (Crédit Nasa)

Elle comporte également le point le plus bas du globe qui se trouve dans la fosse des Mariannes, là où elle glisse sous la plaque des Philippines (fosse du Challenger à 11 033 m de profondeur).

 

Australie

L’Australie, la Nouvelle-Guinée et l’Antarctique se sont détachés des autres continents il y a environ 200 millions d’années.
L’Australie ne se détacha de l’Antarctique qu’à la fin de l’Éocène (33,7 millions d’années)
L’Australie est l’un des continents les plus stables.

 

Antarctique

Hormis de hauts sommets montagneux, le continent Antarctique est presque entièrement recouvert par une calotte glaciaire.
La chaîne transantarctique comprend deux des trois volcans de l’Antarctique qui sont entrés en éruption depuis 1 900 avec notamment le mont Erebus. Son sommet recouvert de glace projette tous les jours des bombes volcaniques et des jets de vapeur.

V.Battaglia (02.2005)

Références

Recent Kilauea Status Reports sur USGS . Haze along the Himalaya sur Nasa . Kenya’s Ewaso Nyiro River Dries sur Nasa

Les métamorphoses de la Terre, J.-C. Gall et M. Mattauer, Vuibert, 2002
Planète Terre, Gallimard 2004

Dérive des continents

 

Du cambrien à l'époque actuelle

 

Tectonique des plaques et dérive des continents se réfèrent au même processus. Il n'y a aucune différence entre ces deux notions ou appellations.
Les deux expressions se réfèrent au phénomène de mobilité et de déformation de la croûte terrestre.
Notre planète a subi de nombreuses modifications au cours des ères géologiques. Les continents se sont éloignés puis rapprochés de nombreuses fois avant d'atteindre leur position actuelle. Ce phénomène entre dans le cadre de la théorie dite de la tectonique des plaques.

 

La subdivision du temps

L’ensemble des périodes géologiques a été décomposé en 16 périodes. Chacune de ces périodes contient des restes fossilisés caractéristiques.
L’ensemble de ces 16 périodes est précédé d’une phase dite azoïque c’est-à-dire dénuée de toute vie.

Les 16 périodes ont été regroupées en trois ères distinctes :

• Le paléozoïque (540-250 millions d’années) du grec « palaios » (ancien) et « zoos » (vie) comprend : cambrien, ordovicien, silurien, dévonien, carbonifère, permien
• Le mésozoïque (250-65 millions d’années) (meso pour moyen) comprend : trias, jurassique, crétacé
• Le cénozoïque (65-aujourd’hui) (ceno pour récent) comprend : paléocène, éocène, oligocène, miocène, pliocène, pléistocène, holocène

Au paléozoïque supérieur, et plus précisément à la fin du permien, les continents s'unirent pour former une masse continentale unique appelée « Pangée », différenciée du point de vue climatique en deux supercontinents, l'un au Nord (l’Euramérique ou Laurasie), l'autre au Sud (le Gondwana).

 

La réunification des blocs continentaux coïncide avec la disparition de certains groupes d'invertébrés marins, parmi lesquels les trilobites et les graptolites (Procordé fossile du début du primaire).

Au Mésozoïque, à la période jurassique, les continents commencèrent à s'éloigner l'un de l'autre, et de nouveaux océans se formèrent, dont l'océan Atlantique. Les fossiles viennent confirmer ces mouvements de dérive avec par exemple des fossiles de dinosaures dont des exemplaires se trouvent sur des continents séparés aujourd’hui.

On ne pouvait pas comprendre comment ces animaux avaient réussi à traverser les océans pour occuper des îles isolées comme l'Australie, le mystère fut levé lorsqu'on établit qu'à l'époque où vivaient ces dinosaures, les masses continentales étaient réunies : ce groupe de reptiles avait donc pu peupler des zones du globe aussi éloignées aujourd'hui.

Note sur les cartes : Sur les cartes en forme de mappemonde, les zones situées sur la face « cachée » du globe ont été rabattues. Les lignes en pointillé indiquent les emplacements des côtes de nos continents modernes.
Les eaux peu profondes apparaissent en bleu clair, les eaux profondes en bleu foncé.

 

Cambrien

Il y a 542 millions d'années.

Au cours des ères géologiques passées, la position géographique des continents et des océans a subi de continuelles variations. Sur la carte ci-dessous est reconstituée la disposition des continents durant la période cambrienne.

Les continents n'existaient pas comme nous les connaissons, mais formaient quatre masses isolées, séparées par des mers profondes, et correspondant à l'Europe, à l'Amérique du Nord, à l'Asie et à un bloc constitué par l'union de ce qui est maintenant l'Amérique du Sud, l'Afrique, l'Australie, l'Antarctique et l'Inde.

 

Carbonifère

Il y a 359 millions d'années.

Du carbonifère supérieur au permien inférieur, il y a deux grands continents : L’Euramérique ou Laurasie et le Gondwana. Trois autres parties de terre constituent les prémices de l’Asie.

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Durant la période carbonifère, l'Europe était unie à l'Amérique du Nord et les continents de l'hémisphère méridional formaient une seule masse séparée des autres continents, tandis que l'Asie était isolée.

La soudure de l'Asie et de l'Europe amena plus tard la formation de la chaîne de l'Oural.

 

Permien

Il y a 299 millions d'années.

À la période permienne, il y a approximativement 299 millions d'années, les continents commencèrent à se rapprocher.

Au permien supérieur, les continents étaient réunis en une masse unique appelée Pangée. Ce grand continent était entaillé à l'Est par un golfe océanique (mer primitive) baptisé Téthys.

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Jurassique

Il y a 200 millions d'années.

Déjà au début de l'ère mésozoïque, voici à peu près 220 millions d'années, le continent unique, ou Pangée, commença à se disloquer.

Au jurassique moyen, des couloirs maritimes se forment le long des côtes est de l’Afrique.

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L’océan Atlantique apparaît et l’Amérique du Nord commence à se séparer de l’Europe.

Crétacé

Il y a 145 millions d’années

Au crétacé inférieur, la mer s’est répandue autour de la pointe sud de l’Afrique. L’Amérique du Nord et du Sud se séparent.

Des mers apparaissent au Nord et séparent l’Europe et l’Asie.
L’Inde s’est détachée du Gondwana et commence son long périple vers le Nord.

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Au crétacé supérieur, il y a deux blocs continentaux dans l’hémisphère Nord. L’un comprend l’Asie et la partie ouest de l’Amérique du Nord alors que l’autre regroupe l’Europe et la partie est de l’Amérique du Nord. Notre monde moderne commence à se dessiner.

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Mais, les blocs continentaux vont se livrer à une bataille qui va changer la face du monde.
Quand deux continents se rencontrent à la jonction de deux plaques, ils s'affrontent pour que l'une des deux plaques prenne le dessus.
Si aucune des deux ne remporte le combat, il y a alors collision. L'une finit par chevaucher l'autre, qui ne s'enfonce pas dans le manteau pour y fondre.
À l'endroit du contact, peut se former une chaîne montagneuse.

Les Alpes, par exemple, sont nées de la collision entre l'Afrique et l'Europe. L'Himalaya est né quand la plaque indienne est remontée vers le Nord et a rencontré la plaque eurasienne.

Sans la tectonique des plaques, il n'existerait pas de montagnes sur Terre.

 

Éocène

Il y a 55 millions d'années.

Au cours de l'Éocène, après la dislocation du continent unique advenue au Mésozoïque, qui a entraîné l'ouverture de l'océan Atlantique, la disposition des continents est presque semblable à celle d'aujourd'hui.

Toutefois, l'Antarctique est encore uni à l'Australie, tandis que l'Inde n'est pas encore venue au contact du continent eurasiatique.

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Actuellement. Période de l’holocène

La disposition actuelle des continents dérive fondamentalement des évènements survenus au cours de l'ère tertiaire.

Il y a 3 millions d'années, au pliocène, l'isthme de Panama a fini par rattacher l'Amérique du Nord et du Sud.
En parallèle, il a séparé les océans Atlantique et Pacifique.
L'eau ne pouvant plus s'écouler à cet endroit, les courants océaniques ont été déviés. Cela a eu pour conséquence, un nouveau changement climatique. Quand la circulation des eaux chaudes à travers le globe est bouleversée, cela désorganise les schémas climatiques.
La Terre a alors basculé dans une ère glaciaire.

Position des continents aujourd'hui. Zoom carte . © dinosoria.com

Le mouvement du bloc africain vers le nord et celui de l'Inde vers le nord-est, ainsi que leur soudure au bloc eurasiatique, ont donné lieu à ces plissements qui ont déterminé la formation des Alpes et de l'Himalaya.

Dans le même temps, l'Australie elle aussi s'est déplacée vers le nord, pivotant sur elle-même jusqu'à occuper sa position actuelle.

Actuellement, l'océan Atlantique tend encore à s'élargir, cependant que l'océan Pacifique tend lui, au contraire, à se rétrécir, à cause de l'avancée des deux Amériques et des deux arcs insulaires asiatiques.

V.Battaglia (01.2004) M.à.J (22.06.2012)

La naissance de la vie sur Terre

 

 

Comment la vie est-elle apparue sur la Terre ? Cette question se posait déjà six siècles avant notre ère. Les penseurs grecs supposaient que la vie suivait un certain processus « évolutif ».

Même si les scientifiques remontent toujours plus haut dans le temps, vers les étapes les plus primitives d'une évolution de plusieurs milliards d'années, un problème reste inexpliqué: qu'est-ce qui a déclenché, à un certain moment de l'histoire de la Terre, le processus de combinaison d'éléments inertes (molécules) qui a abouti à la constitution d'organismes vivants? Ainsi continue de se poser, pour les croyants, la question de l'existence d'une volonté extérieure - Dieu - qui expliquerait l'apparition de la vie au-delà du simple hasard.

A la naissance de la Terre, la température du sol était trop élevée pour que la vie puisse naître. A sa naissance, notre planète subit en permanence un bombardement de météorites et de comètes.

Moins d’un milliard d’années après la naissance de la terre, l’océan foisonnait d’organismes vivants dont les premières algues bleues.

La reconstitution de l’apparition de la vie sur Terre est encore incomplète. Cependant, les différentes étapes commencent à être connues.

 

Une atmosphère réductrice

En 1924, des chercheurs russes et notamment Alexandre Oparine expliquent comment de simples molécules se sont combinées en composés organiques qui, à leur tour, ont engendré des cellules primitives destinées à former de véritables organismes vivants.

Ce biochimiste avança l’idée que la vie était née dans une « atmosphère réductrice », c’est-à-dire dépourvue d’oxygène mais riche en hydrogène.
Ses travaux ont montré que l’émergence de la vie s’est produite dans une atmosphère composée principalement de gaz carbonique, de méthane gazeux, d’ammoniac et de vapeur d’eau.
Il fallait de plus que cette atmosphère soit riche en carbone (C) car le carbone est l’élément chimique à la base de la vie sur Terre.

Les dernières découvertes ont confirmé les théories d’Oparine.

 

Le processus de l'évolution de la vie

On sait aujourd’hui que la vie résulte d’une longue évolution de la matière qui se poursuit d’ailleurs toujours.

Après la naissance de la Terre, les molécules se sont organisées en macromolécules, celles-ci en cellules et les cellules en organismes.

La naissance de la vie s’est effectuée durent un très court laps de temps, soit quelques millions d’années, qui se situent entre il y a 4 milliards d’années et 3,5 milliards d’années.

La Terre il y a plus de 4 milliards d'années était bombardée par des comètes et des météorites.

La Terre ensemencée par des météorites (Illustration Cosmos/SPL/Chris Butler)

 

Faute d'oxygène dans l'atmosphère, les composés primitifs qui existent alors sur notre planète sont soumis à des quantités considérables de rayons ultraviolets solaires. C'est cette énergie solaire, renforcée par d'énormes orages électriques, qui aurait favorisé la formation de composés organiques.

Après des millions d'années, les premiers composés capables de se reproduire seraient apparus: c'est en effet à 3,8 milliards d'années environ que remontent les plus anciens indices de photosynthèse (processus de transformation de l'eau et du gaz carbonique en oxygène et en glucides). Dès lors, l'atmosphère se charge en oxygène, ce qui rend les conditions terrestres de plus en plus favorables à l'expansion de la vie.

En 1953, un étudiant américain va confirmer cette théorie en reproduisant en laboratoire les conditions approximatives qui régnaient sur Terre voici 4 milliards d'années.

La Terre primitive. Crédit Nasa

 

La plus ancienne forme de vie connue, à ce jour, est celle de traces ressemblant à des stromatolithes (ou stromatolites), découvertes dans des roches australiennes.
Elles sont datées d’environ 3,5 à 3,8 milliards d’années. Les stromatolites sont des colonies bactériennes qui fixent le carbonate dissous dans l'eau de mer et produisent de l'oxygène.

Cependant, la formation sur notre planète des molécules complexes est loin d'expliquer entièrement l'apparition de la vie. C'est pourquoi on évoque aujourd'hui l'idée selon laquelle la vie s'est peut-être amorcée dans les espaces interstellaires.
Des météorites auraient pu apporter sur la Terre des molécules organiques qui se seraient ensuite organisées en cellules.

 

Les conditions nécessaires à l’apparition de la vie

Il y a 4 milliards d'années, le flux des étoiles filantes était 100 000 fois plus important qu'aujourd’hui. Elles ont importé sur la Terre d'énormes quantités d'eau et de matières organiques.

Il y a 3,5 milliards d'années, une atmosphère dense, jaunâtre, des plages de sable noir, volcanique, un bombardement continuel de météorites et comètes et une Lune beaucoup plus proche qu'aujourd'hui.

Météorite. © B. Dumez

 

La Terre primitive n’était que volcans crachant lave et gaz brûlants. Il a fallu attendre 800 millions d’années de refroidissement pour que l’eau passe à l’état liquide, condition nécessaire à l’apparition des premiers êtres vivants.

Toutes les conditions étaient rassemblées sur Terre pour que la vie puisse apparaître :

• Distance appropriée de la Terre au Soleil
• Atmosphère dense composée d’hydrogène, de méthane, d’ammoniac, de vapeur d’eau et de gaz carbonique
• Eau liquide à la surface
• Accumulation dans cette eau de molécules protégées des ultraviolets

Après l’apparition des « briques » élémentaires de la vie à savoir les acides aminés qui sont les constituants mêmes de la molécule d’ADN, il a fallu une longue évolution pour parvenir jusqu’à des êtres intelligents.

Etoiles filantes. © G. Hort

 

Hubert Reeves est convaincu que ces conditions ne sont pas exceptionnelles et peuvent être réunies ailleurs dans l’univers.
Ce qui revient à penser que la vie a certainement pu apparaître ailleurs que dans notre galaxie.

 

Les premiers êtres vivants

Jusqu’à présent, nul ne sait ce qui s’est passé entre les « briques » élémentaires, éléments appelés prébiotiques (ils précèdent la vie organisée) et l’apparition des premières cellules vivantes et de l’ADN.

Où et comment trouver ce « premier vivant » qui, par une longue évolution biologique, a donné naissance à tous les organismes vivants actuels ?

En 1996, une équipe de chercheurs a décelé, sur une île à l’ouest du Groenland, des traces d’activité biologique qui remontent à 3,85 milliards d’années.
Les roches renferment des hydrocarbures et des acides aminés qui auraient pu provenir d’organismes vivants à l’époque de leur formation.

Ammonite fossile mise au jour en Antarctique témoigne de l'existence d'une très ancienne activité biologique sur terre (Photo Explorer/Parer Cook)

 

Toutefois, des doutes subsistent et les morceaux étudiés pourraient être plus jeunes que la roche qui les héberge et donc provenir d’une contamination plus récente.

On ne sait pas à quoi ressemblait cette première trace vivante. En effet, les stromatolites actuels sont produits par un type précis de bactéries, les cyanobactéries. On ne pense pas qu’il en était de même à cette époque.
Les cyanobactéries actuelles sont des organismes trop complexes pour que l’on puisse envisager qu’il s’agisse des premiers vivants.

La vie a dû commencer sous une forme plus simple ; peut-être sous la forme d’une simple molécule capable de se reproduire.
La vie existait-elle avant 3,5 milliards d’années ?
C’est très probable mais il est difficile de trouver des traces de vie qui remontent aussi loin.

Stromatolithes

 

La fossilisation est un phénomène assez rare. D’après les scientifiques, seulement 0,1% de la faune disparue s’est fossilisée.

 

L’espace et la naissance de la vie

La vie a pu naître dans l’atmosphère, dans l’espace ou dans les océans. D’après les recherches actuelles, les trois éléments se sont probablement complétés.

Les molécules du vivant sont des assemblages d’atomes de carbone et d’atomes d’oxygène, d’hydrogène, d’azote, de phosphore et de soufre.
Certains ingrédients sont indispensables à la naissance de la vie. C’est le cas des acides aminés. Ce sont des molécules carbonées qui constituent la base des protéines.
C’est également le cas des molécules d’ADN et d’ARN qui renferment toutes les informations génétiques.

Hale-Bopp dans le ciel crépusculaire japonais. Crédit: NASA

 

La Terre, à ses débuts, était bombardée de pluies de météorites. Dès que les molécules naissent dans l’atmosphère, elles tombent en pluie dans l’océan.
Ces molécules organiques sont tombées pendant environ 500 millions d’années.
Les astrophysiciens ont découvert l’existence de molécules organiques un peu partout dans l’univers. Cela démontre que ces pluies se sont produites sur d’autres planètes.

Vue artistique de Titan. © Nasa

 

Cependant, les premières synthèses auraient pu échouer. Sur Terre, la chaleur et les ultraviolets n’étaient pas trop intenses.
Les océans ont protégé les molécules organiques. Si elles étaient restées à l’air libre, elles auraient été détruites.
Bien sûr, le Soleil a joué un rôle prédominant. Les premières cellules se sont servies de l’énergie solaire pour produire l’oxygène.
L’oxygène a donné de l’ozone dans la haute atmosphère qui a son tour a protégé les cellules des ultraviolets.

Donc, même si des pluies ont apporté sur d’autres planètes les mêmes ingrédients, encore fallait-il que les bonnes conditions soient réunies pour que la vie puisse naître.

 

L’eau : élément indispensable à l’épanouissement de la vie

La vie est apparue dans les océans mais également les marécages et les lagunes ainsi que grâce aux sources hydrothermales du fond des océans.

Plusieurs théories se complètent.

Les milieux humides qui s’assèchent et se réhydratent comme les marécages constituent un environnement favorable à l’émergence de la vie.
Ils contiennent du quartz et de l’argile dans lesquels les molécules se retrouvent piégées. De ce fait, elles s’associent entre elles et forment des petites chaînes d’acides nucléiques qui sont des formes simplifiées de l’ADN.

Il y a plus de 30 ans, on a découvert au fond des océans des sources hydrothermales. L’eau qui s‘en échappe contient de l’hydrogène, de l’azote, du dioxyde de carbone ainsi que des hydrocarbures.
Les « fumeurs noirs » regorgent également de minéraux.

La vie n’est pas née dans cet environnement mais les sources hydrothermales ont joué un rôle dans l’émergence de la vie.

La chimie prébiotique s’est formée ailleurs mais elle a profité des conditions favorables des sources hydrothermales.

Actuellement, il reste encore beaucoup de points d’interrogation. Certaines phases de la naissance de la vie sont mieux connues mais nous ne sommes pas encore capables de reconstituer tout le scénario.

 

L’émergence de la vie ailleurs que sur Terre

La vie sur Terre repose sur deux éléments indispensables : l’eau et le carbone. Pour envisager que la vie puisse avoir émergé sur d’autres planètes, il faut que soit les mêmes éléments aient été réunis, soit que la vie soit née avec d’autres éléments.

Certains scientifiques pensent que l’atome de silicium pourrait remplacer l’atome de carbone. Le méthane pourrait lui remplacer l’eau.

C’est pourquoi l’exploration de Titan, la plus grosse Lune de Saturne, est si importante. Titan semble réunir les bons éléments.

Vue artistique de Titan. Nasa/Stan Richard

 

La température y est en surface de – 185°C en moyenne. Une température inférieure à 0°C est indispensable pour la formation de molécules base de silicium.

L’eau liquide est absente de Titan mais pas le méthane.

L’atmosphère est principalement constituée de diazote.

Des recherches sont actuellement en cours pour tenter de recréer la vie à partir d'atome de silicium et de méthane.

D’ici une dizaine d’années, la NASA enverra une nouvelle sonde sur Titan pour explorer les lacs de méthane liquide. Peut-être y découvrirons-nous des microorganismes ?

Tout cela reste bien sûr hypothétique pour le moment.

Une autre question n’a toujours pas trouvé de réponse. Une vie basée sur des processus chimiques totalement différents des nôtres est-elle possible ?

V.Battaglia (05.2003) M.à.J 09.2009

Naissance de la Terre

 

 

Big Bang, un mot qui exprime une explosion, un cataclysme qui serait à l'origine de la naissance de la Terre mais également de l'ensemble de notre système solaire.

La grande diversité des planètes du système solaire s'est mise en place en quelques dizaines de millions d'années il y a 4,6 milliards d'années environ. L'une des conséquences de cette histoire très ancienne pour la planète Terre est d'abriter encore aujourd'hui des conditions compatibles avec l'existence et le développement de la vie.

Mars est la seule autre planète où ces conditions pourraient avoir été momentanément réunies, il y a plus de 4 milliards d'années.
L'observation et l'étude des corps du système solaire ainsi que l'analyse en laboratoire des météorites et des roches lunaires et terrestres permettent de reconstituer cette aventure, depuis la naissance du Soleil dans un nuage de gaz et de poussières jusqu'à la Terre actuelle.

 

Échelle géologique

 

L'éon est la plus grande unité conventionnelle de l'échelle des temps géologiques.

C'est en 1759 que Giovanni Arduino distingue trois principaux âges de roches (ères primaire, secondaire et tertiaire). Les géologues ont dû diviser l’histoire de la Terre en se basant sur la succession stratigraphique des roches et des fossiles.

Depuis le 18e siècle, la nomenclature stratigraphique a beaucoup évolué et les premières divisions ont été suivies de subdivisions pour plus de précision.

Plusieurs unités sont utilisées : éon, ère, période, époque et étage.

Les temps géologiques ne sont en fait qu'un immense calendrier qui divise l'histoire de la Terre. Selon les auteurs, vous pouvez trouver des différences de dénomination ce qui est tout à fait normal. En effet, c'est la commission internationale de stratigraphie (ICS), qui établit une échelle des temps géologiques standardisée. Cette nomenclature est régulièrement révisée, car elle nécessite une coordination entre différentes activités (géologie et paléontologie notamment). Un consensus international est également nécessaire.

Le texte qui suit a été rédigé en fonction de la dernière version de l'ICS de janvier 2013.

 

Éons

L'éon est l'unité la plus longue.

Il existe quatre éons :

• Éon Hadéen (4,6 - 4 milliards d'années): Naissance de la Terre . Le Big Bang a eu lieu il y a environ 15 milliards d'années
• Éon Archéen ( 4 - 2,5 milliards d'années) : Naissance de la Vie
• Éon Protérozoïque (2,5 milliards d'années - 542 millions d'années) : Atmosphère oxygénée. Développement de la vie
• Eon Phanérozoïque (542 millions d'années à nos jours): Diversification des organismes vivants

 

Schématiquement, ces quatre éons correspondent à la naissance de la Terre, à l'apparition de la vie et son développement.

L'éon Hadéen correspond à la Terre primitive et prend fin avec les premières traces de vie. La fin de cet éon est donc sujet à des modifications en fonction des découvertes.

L'éon Archéen débute avec les premières traces fossiles de l'apparition de la vie.

Le Protérozoïque correspond au développement des premières traces de vie. Cet éon prend fin avec le début du Cambrien.

Le Phanérozoïque correspond au développement et à la diversification des organismes vivants à partir du début du Cambrien.

 

Faune d'Ediacara (635-542 millions d'années). Néoprotérozoïque. © dinosoria.com

Eres géologiques

Chaque éon est divisé en ères géologiques.

Il existe 10 ères :

L'Archéen comprend 4 ères

• Eoarchéen
• Paléoarchéen
• Mésoarchéen
• Néoarchéen

Le Protérozoïque comprend 3 ères

• Paléoprotérozoïque
• Mésoprotérozoïque
• Néoprotérozoïque

Le Précambrien regroupe l'Archéen et le Protérozoïque.

Le Phanérozoïque comprend 3 ères

• Paléozoïque
• Mésozoïque
• Cénozoïque

Les périodes géologiques

Chacune de ces ères est divisée en périodes.

Par exemple, les dinosaures ont vécu au Mésozoïque (ère) pendant le Trias, le Jurassique et le Crétacé (périodes).
Le passage d'une ère à l'autre est lié à la disparition ou l'apparition de grands groupes d'animaux ou de végétaux.
L'exemple le plus connu est la disparition des dinosaures à la fin du Mésozoïque qui ont laissé la place aux mammifères qui sont devenus prédominants au début du Cénozoïque.

 

 

Échelle des temps géologiques. Publication de ICS à janvier 2013. (Téléchargement format PDF)

 

Périodes du Paléozoïque (542 - 251 millions d'années)

• Cambrien
• Ordovicien
• Silurien
• Dévonien
• Carbonifère
• Permien

Au début du Paléozoïque, la vie n'existait que dans les mers. Les continents sont vides.
Ayant duré près de 350 millions d'années, cette ère fut une période très importante pour le monde animal.
Parties de la mer, les espèces animales colonisèrent peu à peu la terre ferme, au cours du Dévonien.

 

Empreinte d'un amphibien proche de Seymouria datée du Permien. © dinosoria.com

 

Les Euryptéridés, qui ressemblent un peu à des scorpions, ont vécu du Silurien au Permien. Ils vivaient dans les eaux marines, puis dans les eaux saumâtres et enfin dans les eaux douces. Ces Arthropodes aquatiques étaient équipés de 6 paires d'appendices.

 

Euryptéride du Silurien. © dinosoria.com

 

Les Arthropodes furent les précurseurs suivis des Acariens puis des Arachnides. Les scorpions et les araignées sont considérés comme les premiers carnivores terrestres.

 

Homotelus bromidensis, un Trilobite de l'Ordovicien. © dinosoria.com

 

Les insectes ailés, les gastéropodes et les premiers vertébrés arrivent à la fin du Dévonien.

Au Carbonifère, les amphibiens sont encore très liés au milieu aquatique. La grande innovation du Carbonifère est l'oeuf amniotique qui permet aux premiers reptiles de s'affranchir du milieu aquatique. Au cours du Carbonifère, les mers se retirèrent et le climat devint plus chaud. Des forêts tropicales et de vastes marécages recouvrirent alors en partie les continents émergés. Dans cette végétation luxuriante, la vie se développa de manière remarquable.

 

Fougère du Carbonifère. © dinosoria.com

 

Au Permien, les reptiles deviennent les espèces dominantes avec notamment les reptiles mammaliens. L'un des plus connus est Dimetrodon.

Dimétrodon. By Jeff Kubina

Mais le Paléozoïque prit fin avec une extinction de masse sans précédent. La grande extinction de la fin du Permien est la plus importante que le monde a jamais connu. Environ 95 % des espèces ont disparu.

Périodes du Mésozoïque

• Trias
• Jurassique
• Crétacé

L’ère du Mésozoïque, aussi appelé l’âge des reptiles, fut l’époque où les reptiles terrestres et marins devinrent les maîtres incontestés du monde animal.
Cette ère vit également d’immenses changements. Le niveau des mers s’éleva puis s’abaissa et la Pangée, super continent géant, se morcela lentement.
Le Mésozoïque prit fin avec la plus célèbre des disparitions de masse, celle des dinosaures, des reptiles marins et des reptiles volants.

 

Pterodactylus Kochi des calcaires de Bavière. © dinosoria.com

 

Les dinosaures sont apparus au Trias. Des reptiles mammaliens ont survécu à l'extinction de la fin du Permien comme Lystrosaurus, une espèce très abondante au Trias.

Lystrosaurus, un reptile mammalien. Crâne du Trias d'Afrique du Sud et reconstitution. By hairymuseummatt

 

D'après les fossiles, il ne semble pas y avoir de grands carnivores terrestres au début du Trias. Les Archosaures se développent sur la terre ferme tandis que dans les airs, les Ptérosaures commencent leur long règne.

Herrerasaurus fut l'un des premiers dinosaures carnivores. Il vivait au Trias supérieur. © dinosoria.com

Les tortues font également leur apparition au Trias. Dans les mers évoluent les Placodontes et les Ichtyosaures.

Ichtyosaure. © dinosoria.com

Une importante extinction se produit à la fin du Trias. Les Archosaures et la plupart des reptiles mammaliens disparaissent tandis que le règne des dinosaures commence réellement.

Les dinosaures, les reptiles marins et les reptiles volants vont coloniser tous les continents au Jurassique et se diversifier jusqu'au Crétacé.

Il y a 65 millions d'années, environ 75 % des espèces ont disparu. Ce cataclysme qui se situe à la limite Crétacé-Tertiaire a fait l'objet de nombreuses études. Plusieurs théories ont été avancées, mais, à ce jour, aucune ne fait vraiment l'unanimité.

 

Périodes du Cénozoïque

• Paléogène
• Néogène
• Quaternaire

Le Mésozoïque céda la place au Cénozoïque « l’âge des mammifères », l’ère dans laquelle nous vivons aujourd’hui.

 

Hyracotherium ou Eohippus. Un cheval de l'Éocène inférieur nord-américain. By unforth

 

Au cours de l’histoire de la Terre, la plupart des changements se sont produits lentement. Mais, l’extinction de la fin du Crétacé entraîna un bouleversement radical pour les espèces animales qui dominaient alors la Terre.
Le règne des dinosaures prit fin après 150 millions d'années de domination. Avec eux, disparurent également les reptiles marins et volants.
Les reptiles survivants comme les crocodiliens ne retrouvèrent plus leur position dominante et les mammifères en profitèrent pour remplir les niches écologiques laissées vacantes.

 

Steneosaurus, un crocodile du Jurassique. Les Crocodiliens sont beaucoup moins diversifiés à partir du Cénozoïque. © dinosoria.com

 

Le Tertiaire commence après l’extinction de masse de la fin du Crétacé. Au début du Tertiaire, les mammifères se divisent en 2 lignées :

• Les mammifères placentaires
• Les mammifères marsupiaux

Après la disparition des dinosaures, toutes les niches écologiques se retrouvent vides. Les grands herbivores et carnivores ont pratiquement disparu. C’est donc un immense champ de possibilités qui s’offre à l’espèce qui saura la saisir.
C’est ce que firent les mammifères.

 

Lycopsis longirostris fait partie des Borhyaenidae, une famille de marsupiaux sud-américains prédateurs présents tout au long du tertiaire. ByGhedoghedo

 

Tout d’abord, les créodontes devinrent les plus grands mammifères carnivores. Ils s’épanouirent pendant plusieurs millions d’années pour disparaître avant la fin du Tertiaire.
En Australie, ce sont les marsupiaux prédateurs qui régnaient en maître.

Les herbivores évoluèrent plus lentement que les carnivores. Ils acquirent progressivement des incisives et des dents plates pour mâcher.

Megaceros. Un cerf géant très répandu en Europe au Quaternaire. © dinosoria.com

 

Ils durent également développer un système digestif complexe. Enfin, beaucoup se munirent de sabots pour fuir plus rapidement.
Au cours du Tertiaire, de nombreuses lignées de mammifères placentaires à sabots apparurent :

• Les ancêtres des éléphants
• Les ancêtres des tapirs
• Les ancêtres des rhinocéros
• Les ancêtres des chevaux

Les mammifères ne furent pas les seuls survivants de la grande extinction. Lézards, serpents, tortues et crocodiliens purent se développer.

Crâne de Miohippus, un petit cheval de l'Oligocène américain. By unforth

On a divisé en deux époques le Quaternaire à cause des bouleversements climatiques.

• Le Pléistocène couvre la totalité de l’âge glaciaire
• L’Holocène a débuté, il y a environ 11 000 ans alors qu'un réchauffement climatique débute et qui continue d'ailleurs toujours aujourd'hui

Les faunes marines du Cénozoïque présentent des caractéristiques fort semblables à celles d'aujourd'hui. Les Mollusques deviennent les invertébrés marins les plus répandus.

Poisson marin tropical de l'Eocène (Italie). © dinosoria.com

Le groupe des Arthropodes s'épanouit avec les crustacés décapodes dont les homards et les crabes. Les poissons téléostéens se répandent et deviennent le groupe dominant.

La faune du Pléistocène

Parmi les plus célèbres mammifères, on peut citer les mammouths qui surent s’adapter aux pires conditions climatiques.
Dans la toundra du Nord, vivait aussi le rhinocéros laineux. Rennes et Mégacéros faisaient de longues migrations.

Parmi les prédateurs, les célèbres tigres à dents de sabre se situaient au sommet de la chaîne alimentaire.

Smilodon. By Euthman

La quasi-totalité de ces animaux disparut lors de l’extinction du Pléistocène, il y a seulement 10 000 à 12 000 ans.

L’holocène pourrait être qualifié d’âge des hommes. Au cours des 10 000 dernières années, les sociétés humaines ont progressivement occupé toute la planète. Nous sommes environ 6 milliards aujourd’hui et notre démographie ne fait qu'augmenter.

Les époques

À part le Cénozoïque, la plupart des périodes sont divisées en trois catégories : inférieur, moyen et supérieur. Cependant, certaines périodes ont reçu des noms qui correspondent à la localité où ont été reconnues, pour la première fois, les couches stratigraphiques. Le nom peut également se référer au nom traditionnel employé pour désigner une roche.

Époques du Cénozoïque

• Paléocène
• Éocène
• Oligocène
• Miocène
• Pliocène
• Pléistocène
• Holocène

Les étages

Les époques sont également divisées en étages. Le nom de l'étage trouve souvent son origine dans la région ou la ville de découvertes stratigraphiques importantes. Par exemple, au Carbonifère inférieur, l'étage appelé Dinantien doit son nom à la ville de Dinant en Belgique. Le terme est employé en Europe. Le terme international, qui est son équivalent, est Mississippien.

V. Battaglia (12.2003). M.à. J. 22.09.2013

Ressources

Time Scale Creator diffusé par l'ICS. C'est un petit logiciel qui permet de créer ses propres échelles géologiques