A partir de 3,8 Ga la Terre a retrouvé un calme relatif avec la fin du « bombardement tardif », une période cataclysmique qui a duré 400 millions d’années (Ma) tout de même avec un bombardement incessant de matière dont les éléments les plus massifs, 450km de diamètre, ont pu vaporiser les océans. Calme relatif en effet car nous verrons notre planète continuer à recevoir des météorites dont les plus grosses vont engendrer de graves cataclysmes.
Cet apport de matière a eu cependant du bon en enrichissant considérablement la Terre d’éléments dont certains seront utiles à l’apparition de la vie. Hasard ou intention divine, le débat ne sera pas tranché ici, mais il faut constater que le hasard a eu tout le temps d’opérer entre ces débuts et Homo Sapiens, notre espèce, il y a 200 000 ans.
En ramenant l’existence de la Terre en 24h, la vie serait apparue à 1h57 et Homo Sapiens dans la dernière seconde à 23h 59mn 59s 9/100s.
Les premières « cellules » et la photosynthèse
A ce stade, la vie primitive est définie par trois éléments réunis, une « cellule » capable de maintenir son intégrité par rapport à son environnement, sa capacité à maintenir un métabolisme cohérent grâce à des échanges avec son environnement (se « nourrir ») et se dupliquer pour former d’autres individus identiques. Cette vie unicellulaire sous forme de virus, bactéries et archées (se différencient des bactéries notamment par leur mode de reproduction) sera la seule pendant 2,5 Ga.
La température à la surface de la Terre demeure élevée, 70 à 100°C au début de cette période, ainsi que la pression, mais ces conditions quelque peu extrêmes vont tout de même permettre à cette vie primitive de naître et de se développer. Un élément fondateur va se produire avec l’apparition de la photosynthèse, anaérobie (en absence d‘oxygène) d’abord puis aérobie (en présence d‘oxygène).
Nous sommes à une époque où l’atmosphère était invivable et la Terre bombardée de rayons ultraviolets (UV), propres à détruire toute vie émergente. C’est donc dans la mer, à une profondeur suffisante pour capter la lumière et se trouver à l’abri des effets des UV que des bactéries vont « apprendre » à créer de la matière organique à partir de gaz carbonique (CO²), très abondant à l’époque, d’eau, de soufre et de fer, l’énergie provenant de la lumière du Soleil.
La sélection naturelle et le hasard plus que jamais à l’œuvre vont faire émerger des bactéries capables de produire leur matière organique à partir du gaz carbonique (CO²), d’eau et d’énergie lumineuse en rejetant de l’oxygène, aussitôt recombiné avec les éléments présents dans l’eau. Ces ressources étant relativement inépuisables, ces bactéries vont rapidement prendre l’ascendant sur la vie anaérobie et se développer considérablement. L’oxygène produit par cette photosynthèse aérobie a été ainsi recyclé dans les océans pendant 1 Ga en oxydant les éléments dissous jusqu’à saturation.
Début de la tectonique des plaques : des continents en mouvement
La Terre est née il y a maintenant 1,7 Ga. Elle se refroidit progressivement et la partie solide s’épaissit et forme une croûte océanique (le fond des océans) d’abord puis continentale (terres émergées et mers peu profondes et proches des côtes, les plateaux continentaux).
Cette croûte est animée de déplacements dits de tectonique des plaques dont la mise en mouvement fait l’objet d’hypothèses quant à son origine. La source à laquelle il est fait référence dans cet article cite la modélisation d’un impact d’une météorite de 100 à 500 km de diamètre, telle que celles qui ont pu toucher la Terre pendant le « Grand Bombardement », capable de déclencher une telle dynamique.
La coupe schématique de la Terre [2] montre que la croûte solide relativement mince repose sur des couches de viscosité et de température croissantes jusqu’au noyau externe liquide qui serait le siège de mouvements de convection propres à expliquer tout ou partie de la tectonique des plaques.
Coupe schématique de la Terre (rayon 6 378 Km à partir du niveau de la mer):
- croûte continentale, granitique, 35 Km d’épaisseur en moyenne.
- croûte océanique, basaltique, 10 Km d’épaisseur
- manteau supérieur, solide mais relativement visqueux et ductile, 650 Km d’épaisseur
- manteau inférieur, solide et plus visqueux et ductile que le manteau supérieur, 2 220 Km d’épaisseur
- noyau externe essentiellement ferreux et liquide, 2 210 Km d’épaisseur
- noyau interne métallique (fer et nickel) et solide. 278 Km de rayon, température 6 000°C
A, B, C : interfaces entre couches
La tectonique des plaques va donc faire « voyager » les continents tantôt séparés tantôt regroupés. Ces configurations auront un impact important sur le climat et le développement ou la régression de la vie terrestre.
La vie se complexifie pour le meilleur et pour le pire
Au cours de ses 3 premiers Ga, la Terre a connu une existence mouvementée, mais d’ordre uniquement minéral. Nous avons vu précédemment que la vie naissante unicellulaire et sans noyau, procaryote, avait trouvé la solution, la photosynthèse, pour produire de la biomasse à partir notamment d’ammoniac et de gaz carbonique en rejetant de l’oxygène aussitôt recombiné avec les éléments réducteurs présents dans l‘eau. En se décomposant cette biomasse produisait du méthane qui se substituait au gaz carbonique pour maintenir l’effet de serre.
La raréfaction de l’ammoniac, dite crise de l’azote, a eu pour répercussion de ralentir le processus et notamment de réduire fortement l’effet de serre avec pour conséquence la plus ancienne glaciation connue, dite de Pongola, vers 2,9 Ga.
Cette crise écologique a exercé une forte pression de sélection sur les organismes photosynthétiques et ainsi favorisé l’émergence de bactéries capables de fixer l’azote.
La Terre et la Vie, chronologie (source Hominide.com)
Vers 2,4 Ga, après avoir saturé les couches hautes des océans, l’oxygène a commencé à diffuser dans l’atmosphère, période appelée « la grande oxydation ». Une partie de cet oxygène sera transformée en ozone s’accumulant dans la haute atmosphère. Cet écran va filtrer les rayons ultraviolets et permettre ainsi à la vie de sortir progressivement de l’eau. Par contre cet oxygène va se combiner au méthane pour produire de gaz carbonique, gaz dont l’effet de serre est trente fois inférieur. Il en a résulté une baisse de la température à la surface du globe et une nouvelle glaciation dite huronienne faisant apparaitre la terre comme une boule de neige.
Photo de la terre boule de neige, source NASA, vue d’artiste
Au terme de cette période, vers 2,1 Ga, la vie est quasiment réduite à néant. L’activité volcanique renaissante va à nouveau enrichir l’atmosphère en CO², augmenter ainsi l’effet de serre et réchauffer l’atmosphère faisant fondre les glaciers, permettre à l’érosion d’agir et aussi à la vie de se redévelopper.
Cette succession d’épisodes montre les mécanismes en œuvre qui ont rendu la Terre progressivement propice à la vie : une taille suffisante lui permettant d’emmagasiner une grande quantité d’énergie, son refroidissement progressif, l’apport d’une grande diversité de matières par les météorites, une distance au Soleil permettant à l’eau de se maintenir à l’état liquide, la dérive des continents créatrice de diversité des espèces et enfin un temps très long permettant au hasard de trouver des solutions à la vie pour se développer, se diversifier, se complexifier et s’adapter à son environnement.
Rappelons qu’au cours de l’histoire de la Terre ramenée à 24H, Homo Sapiens, notre espèce (datée de 200 000 ans), ne serait apparue qu’au début de la dernière seconde de la journée.
Histoire du végétal
Jusqu’au carbonifère, la Terre va connaitre d’autres glaciations entre 1Ga et 542 Ma. Auparavant, entre 2,2 et 1,6 Ga, les cellules primitives se sont dotées d’un noyau, les Eucaryotes, s’associant en organismes pluricellulaires portant des gênes et permettant l’apparition de la reproduction sexuée, A partir de ce moment la vie va se scinder entre végétaux se nourrissant de l’environnement minéral et des animaux se nourrissant de végétaux ou d’autres animaux.
A partir de 540 Ma, les végétaux et les animaux vont s’aventurer progressivement hors de l’eau et coloniser les terres émergées, la teneur en oxygène de l’air étant devenue suffisante et la couche d’ozone suffisamment protectrice des rayons UV.
Ces végétaux terrestres seront à l’origine de ce qui deviendra le charbon lors du carbonifère à partir de 359 Ma.
Ce sera le point de départ du prochain article qui nous amènera à revenir en Jarez après un détour passionnant et sans aucun doute nécessaire.
[1] wikipedia.org/wiki/Histoire_de_la_Terre
[2] https://fr.wikipedia.org/wiki/Structure_interne_de_la_Terre