Les tout premiers instants de la Jeune Terre

- communiqué de presse

Jeudi, 22 mai 2003

Les chercheurs du Laboratoire de physique et chimie des interactions géologiques (Institut de Physique du Globe de Paris - CNRS et université Denis-Diderot Paris 7) associé à l'université d'Oxford ont mis au point une nouvelle méthode d'analyse du néodyme (Nd) pour dater la formation de la croûte primitive de la Terre. Extraite du manteau il y a environ 4,46 milliards d'années, celle-ci s'est formée à la surface de la Terre, peu de temps après la formation du noyau et de l'atmosphère terrestre, environ 100 millions d'années après le début de la formation du système solaire. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature du 22 mai 2003.

Pour retracer l'évolution de la Terre dans ses premières centaines de millions d'années, la géochimie utilise comme marqueurs et référentiels des isotopes radioactifs. Le marqueur isotopique analysé ici (néodyme 142) provient de la décroissance radioactive du samarium 146, élément chimique produit dans les étoiles par des réactions de synthèse du noyau et qui a maintenant disparu de la Terre. Guillaume Caro, Bernard Bourdon, Jean-Louis Birck (Laboratoire de physique et chimie des interactions géologiques) et Stephen Moorbath (université d'Oxford) ont ainsi analysé certains isotopes du néodyme, contenus en traces infimes dans des roches provenant d'Isua au Groenland, datées de 3,75 milliards d'années.

En effet, les roches les plus anciennes sur Terre datent d'environ 3,7 à 4 milliards d'années ; on les trouve notamment dans le bouclier du Groenland. Il s'agit d'anciens sédiments métamorphisés qui proviennent de l'érosion de roches basaltiques dont elles ont conservé la signature géochimique. Cette absence de roches de plus de 4 milliards d'années jette un voile sur l'histoire très précoce de la croûte terrestre. Les roches d'Isua présentent une très faible anomalie en néodyme 142 par rapport aux roches terrestres modernes : un enrichissement de 15 millionième. Cette anomalie est héritée non seulement des roches basaltiques dont ces roches proviennent, mais aussi du manteau terrestre dont les basaltes ont été extraits. En effet, les basaltes sont formés par fusion de roches du manteau et héritent donc de leur caractéristiques géochimiques.

Les chercheurs ont comparé ces traces de néodyme dans les roches, en comparant leur abondance entre elles et avec celle des météorites qui servent de référence pour la composition globale de la terre et du système solaire. Il aura fallu près de deux ans aux scientifiques pour mettre au point une méthode d'analyse sur un spectromètre de masse de nouvelle génération, qui sépare les éléments et améliore la précision de mesure d'un facteur cinq du Néodyme 142. Ces mesures montrent qu'une croûte primitive a été extraite du manteau il y a environ 4,46 milliards d'années.

Cet âge semble coïncider avec la fin de la période d'accrétion des corps planétaires ayant formé la Terre, il y a 4,55 milliards d'années. A cette époque, la Terre était déjà probablement très proche de notre Terre actuelle par sa dynamique et sa structure interne en couches concentriques avec : un noyau essentiellement composé de fer en son centre ; un manteau formé de roches silicatées riches en fer et magnésium ; et une croûte plus riche en silicium et aluminium que le manteau.

Selon certaines théories, l'énergie apportée par ces impacts géants devait être suffisante pour provoquer la fusion du manteau à l'échelle planétaire, provoquant ainsi la formation d'un océan de magma. L'extraction d'une croûte primitive pourrait ainsi faire suite au refroidissement et à la cristallisation d'un océan de magma terrestre, environ 100 millions d'années après le début de la formation du système solaire et peu de temps après la formation du noyau (individualisé en 30 millions d'années) et de l'atmosphère terrestre (en 100 millions d'années).

La naissance de la Terre avec un noyau, un manteau, une croûte et une atmosphère semble donc avoir été extrêmement rapide.

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