Et si la Terre n’était faite que d’eau, dans le passé ?

Au Carbonifère, il y a plus de 298 millions d’années, la Terre était en partie recouverte par la Pangée, un seul et unique super-continent. Celui-ci s’est morcelé, avant que se forment, par de multiples autres fragmentations, au fil des millions d’années, les continents que nous connaissons aujourd’hui. Eux-mêmes seront d’ailleurs appelés à évoluer encore, dans le futur.

Un travail de recherche publié dans Nature Geoscience le 2 mars 2020 propose d’ajouter un épisode à part entière dans l’histoire géologique terrestre : une période passée pendant laquelle il n’y avait aucun continent sur Terre. « Une Terre primitive sans continent émergent pourrait avoir ressemblé à un ‘monde constitué d’eau’ [waterworld, en anglais], ce qui est une contrainte environnementale importante pour l’origine et l’évolution de la vie sur Terre, ainsi que sur son éventuelle existence ailleurs », écrivent les chercheurs dans le papier.

Voici la roche qui a été étudiée par les chercheurs pour leur étude. Ce basalt est âgé de 3,2 milliards d'années.

Source : Benjamin Johnson

Les deux auteurs de cette étude, Benjamin W. Johnson et Boswell A. Wing, voulaient faire avancer nos connaissances sur la température terrestre il y a plus de 3 milliards d’années. Mais comment prendre la température d’une époque révolue ? Johnson et Wing ont concentré leurs efforts sur la région de Pilbara, au Nord-Ouest de l’Australie. On y trouve un site du nom de Panorama. Ce dernier a ceci de particulier que ses roches sont issues d’une croûte océanique datée de 3,2 milliards d’années. « Il n’y a pas d’échantillon d’eau océanique ancienne, mais nous avons des roches qui ont interagi avec cette eau de mer et qui ont gardé une trace cette interaction », explique Benjamin Johnson sur le site de l’université.

Cette trace est chimique. Ce sont les isotopes d’oxygène. Le ratio de deux d’entre eux permet d’évaluer la température à laquelle la roche fut confrontée il y a des milliards d’années. Une eau froide comportera davantage d’oxygène-16, des atomes plus légers, et une eau plus chaude davantage d’oxygène-18, des atomes plus lourds. L’évaluation de ce ratio à partir des roches de Panorama a amené les chercheurs à faire une découverte surprenante : on retrouve bien davantage d’oxygène-18 que dans l’océan actuel, environ 4 % de plus. « Alors que ces différences de masses ont l’air légères, elles sont extrêmement sensibles », commente Johnson, afin de signifier que ce ratio a d’importantes implications selon lui.

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Les sols continentaux sont riches en argile, ce qui absorbe les isotopes d’oxygène-18. Les deux auteurs de cette étude en déduisent que l’excès d’oxygène-18 s’explique tout simplement par l’absence de continents à cette époque. Il ne faut pas comprendre par là qu’il n’existait aucun sol émergent à la surface de l’océan, mais plutôt qu’on ne trouvait aucune continuité massive de terres obéissant à la définition d’un continent. C’était un monde constitué d’eau avec seulement quelques ilots.

Cette affirmation pose deux grands enjeux géologiques et biologiques. D’abord, cette théorie nécessite de comprendre à quel moment les mouvements tectoniques auraient fait sortir de larges masses de terres des océans pour former des continents. Les deux chercheurs indiquent donc qu’ils vont continuer à investiguer sur des roches anciennes pour retracer la chronologie possible d’un tel processus d’émergence.

Ensuite, il est question de l’évolution de la vie sur Terre. Les chercheurs essayent depuis toujours d’identifier quelle est la « niche » ayant permis à la vie de naître. Or, en l’occurrence, si on estime que la Terre était à ses débuts un monde immergé, constitué que d’eau à sa surface, les niches « sèches » sont globalement éliminées. De manière générale, cette étude relance le débat sur la structure de la Terre peu après sa formation. Les deux auteurs de l’étude ne disent pas que leur travail apporte une quelconque preuve ultime ou solution au débat, mais simplement une nouvelle piste : « Nous pensions qu’essayer quelque chose de différent pourrait être une bonne idée », indique Benjamin Johnson.

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