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L'histoire de la Terre est dans chaque grain de sable

Vous marchez sur la plage. L'air iodé sent bon les embruns de la mer, le bruit des vagues vous apaise. Vous saisissez une poignée de sable que vous laissez retomber. Ce que vous venez de toucher est constitué de milliers de petits grains, dont certains restent encore collés à votre main. Chacun d'entre eux pourrait vous raconter l'histoire de votre planète. 

C'est ce que démontrent des scientifiques dans leurs travaux, qui seront publiés en avril 2022 dans Earth and Planetary Science Letters. La clé : un minéral appelé zircon. Il forme des cristaux chimiquement et physiquement si robustes qu'ils peuvent survivre à plusieurs cycles d'érosion et de sédimentation. Comme on trouve ce minéral en quantité dans le sable, cette équipe de recherche a développé une technique de mesure visant à déterminer « l'empreinte des âges » du zircon.

« Les plages du monde entier enregistrent fidèlement une histoire détaillée du passé géologique de notre planète, avec des milliards d'années d'histoire de la Terre imprimées dans la géologie de chaque grain de sable, et notre technique permet de débloquer ces informations », écrit Milo Barham, l'auteur principal de cette étude. Quelles informations peut délivrer la mesure du zircon dans les grains de sable ?

Ces grains sont un « tableau vivant » du passé

Le zircon stocke des informations lors de sa formation. Grâce à sa durabilité -- rappelons qu'il résiste à l'érosion donc il se dégrade peu avec le temps -- il est parfois vieux de plusieurs millions, voire de milliards d'années. 

Résultat, lorsque les roches s'effritent, le zircon, lui, même sous forme de grains, conserve en lui tout ce qu'il a renfermé lors de sa formation. Parmi ces informations, il y a l'âge auquel le minéral s'est formé, raison pour laquelle les auteurs parlent d'une « empreinte des âges ». Et il se trouve, en plus, que le zircon a tendance à se former à des moments géologiques déterminants : par exemple, lorsque des continents s'entrechoquent. 

Recueillir ces empreintes permet de brosser un « tableau vivant » de l'histoire de la planète. Ces informations comprennent comment la surface de la Terre a évolué, des continents aux montagnes. « Cette nouvelle approche permet de mieux comprendre la nature de la géologie ancienne afin de reconstituer la disposition et le mouvement des plaques tectoniques sur la Terre à travers le temps », précise Milo Barham. Mais cela offre aussi une autre approche du développement d'une biosphère habitable sur Terre.

Les auteurs ont été en mesure de tester l'utilité de leur technique sur des zones où d'autres techniques avaient déjà livré des datations. Les résultats sont cohérents. Par exemple, on trouve une majorité de jeunes grains de zircon à l'ouest, car le renouvellement y est régulièrement entre les tremblements de terre et les volcans dans les Andes ; tandis qu'à l'est, la géologie plus calme entraîne un mélange de grains jeunes et anciens provenant d'une diversité de roches dans le bassin de l'Amazone. Pour étudier le passé géologique, il faut donc, en quelque sorte, étudier la démographie des grains de zircons : « Tout comme la démographie humaine retrace l'évolution des pays, cette technique nous permet de tracer l'évolution des continents en identifiant les caractéristiques démographiques dans l'âge des grains de zircon au sein des sédiments. »