Les plaques tectoniques seraient-elles à l’origine de la vie sur Terre ?

De nouvelles données suggèrent que la tectonique des plaques, ou le recyclage de la croûte terrestre, pourrait avoir commencé bien plus tôt qu’on ne le pensait, et qu’elle pourrait être l’une des principales raisons pour lesquelles notre planète abrite la vie.

En préambule

«Rien de ce qui est humain ne m’est étranger»¹ disait un auteur latin, nous pourrions convenir d’élargir le propos et de dire aujourd’hui en ce premier quart du XXIè siècle, «Rien de ce qui n’est de la vie, de l’énergie, de la curiosité ne m’est étranger…»

Le temps que nous vivons est foisonnant, est fascinant même, et jamais de toute l’histoire de l’humanité, en remontant de plusieurs millénaires en arrière jusqu’à aujourd’hui en 2024, autant de découvertes scientifiques de première grandeur n’ont été faites, autant de chercheurs et de scientifiques n’ont coexisté. Pas un seul jour ne se passe, pas un seul instant sans qu’une grande découverte ne soit annoncée ou que des avancées majeures ne soient révélées, et cela quelles que soient les sciences !


Ce n’est plus le train qui rentre dans la gare de La Ciotat², c’est la vitesse de la lumière qui nous subjugue dans nos connaissances. Et que l’on ne s’y trompe pas, c’est ce phénomène, cette dichotomie inquiétante dans la réception de la connaissance entre les sachants et les non-sachants comme l’on dit dans certains milieux, ce savoir en mouvement perpétuel, qui est à l’origine de nos ruptures de société qui s’expriment en politique de par le monde. Ainsi de l’élection de Donald Trump à la présidence américaine, comme du populisme et de la montée des extrêmes en Europe. Aucun ( pas le moindre) pays n’y échappe ! C’est ainsi que dans le même instant et en opposition, l’ignorance se meut en acteur politique et dame le pion au savoir, le sens tragique de l’histoire n’éveille plus les consciences (Covid, Guerre en Ukraine). Oui hélas, l’oubli et le relativisme laissent le champ libre au chaos !

Etienne Klein avait produit voila quelques années un opuscule sur la vulgarisation scientifique pour relever les défis. Ainsi le sujet est fondamental pour utiliser une terme aujourd’hui passé de mode ! C’est cette mise à disposition de tous, cette curiosité qui est la nôtre que nous voulons mettre en avant dans WUKALI. Certes, et telle est bien la difficulté (et comme la mémoire de l’eau n’existe pas), il existe toujours un pré requis en dessous duquel il n’est pas possible d’aller au risque de dénaturer et d’altérer la connaissance.

WUKALI est un magazine d’art et de culture, vous l’avez remarqué, mais je ne puis dissocier art et culture des sciences. Curiosité d’instinct et de culture précisément, probablement, mais aussi née de rencontres naguère dans un cadre professionnel exigeant au contact des plus éminents scientifiques…

La vulgarisation scientifique, nous y revoilà, et vous mêmes, amis lecteurs, vous faites partie de ce monde et souhaiteriez mieux faire connaître à un public en éveil, le fruit de vos recherches. Aussi je vous offre les colonnes de WUKALI. Rien de ce qui est humain ne m’est étranger, écrivais-je en préambule, alors oui et quelles que soient vos spécialités, n’hésitez pas à me contacter pour me proposer des sujets, vous pouvez-même rédiger en anglais ( redaction@wukali.com).

Ce sera toujours avec un esprit libre que je considérerai vos propositions, et franchement un texte scientifique ( votre texte), côte à côte avec une étude sur Léonard de Vinci ou une critique littéraire rédigée par nos merveilleux chroniqueurs dans WUKALI, çà aurait de la gueule non ?

Dans cet esprit, nous publions en revue de presse un texte repris d’un magazine scientifique américain LiveScience, publié le 8 novembre 2024, écrit par Stephanie Pappas, et traitant d’une hypothèse relative à l’origine de la vie sur Terre envisageant la Tectonique des plaques comme source originelle. Nous y avons ajouté quelques liens hypertexte pour expliciter certains termes et rendre ainsi la lecture plus attractive et facile à comprendre.

Vos retours nous seront précieux, alors par avance merci pour vos commentaires !

Pierre-Alain Lévy

La surface de la Terre est agitée. Les montagnes se dressent, les continents fusionnent et se séparent, et les tremblements de terre secouent le sol. Tous ces processus résultent de la tectonique des plaques, c’est-à-dire du mouvement d’énormes morceaux de la croûte terrestre.

C’est peut-être grâce à ce mouvement que la vie existe ici. La Terre est la seule planète connue dotée d’une tectonique des plaques et la seule planète connue où l’on trouve de la vie. La plupart des scientifiques pensent que ce n’est pas une coïncidence. En entraînant d’énormes morceaux de croûte dans le manteau, la couche intermédiaire de la Terre, la tectonique des plaques retire le carbone de la surface et de l’atmosphère de la planète, stabilisant ainsi le climat. Elle pousse également les minéraux et les molécules favorables à la vie vers la surface. Tous ces facteurs font que la vie prospère depuis les abysses océaniques jusqu’aux sommets les plus élevés.

Mais les chercheurs ne savent ni pourquoi ni quand la tectonique des plaques ( lire définition )a commencé, ce qui rend difficile la détermination de l’importance de ce processus pour l’évolution et la diversification de la vie. Certains pensent que le mouvement des plaques s’est déclenché il y a seulement 700 millions d’années, alors que la vie multicellulaire simple existait déjà. D’autres pensent que seuls des organismes unicellulaires régnaient lorsque les plaques terrestres se sont fissurées pour la première fois.

En fait, alors que de nouvelles méthodes permettent aux scientifiques de scruter le passé de plus en plus profondément, certains affirment aujourd’hui que la tectonique des plaques est apparue très peu de temps après la formation de la Terre, peut-être avant la vie elle-même. Si cette hypothèse se vérifie, elle pourrait suggérer que même la vie la plus primitive a évolué sur une planète active, ce qui signifie que la tectonique des plaques pourrait être un ingrédient essentiel dans la recherche de la vie sur Terre.

« La seule façon d’observer de manière fiable une histoire à long terme est de le faire sur notre propre planète », a déclaré Jesse Reimink, un géoscientifique qui étudie l’histoire des débuts de la Terre à l’université d’État de Pennsylvanie. « Nous devons vraiment comprendre le cycle de vie d’un corps planétaire avant de pouvoir faire grand-chose avec les données sur les exoplanètes.

Destruction des preuves

Seule la Terre possède des plaques tectoniques en forme de puzzle qui s’entrechoquent et se séparent comme des autos tamponneuses. Les autres planètes rocheuses du système solaire ont une croûte unique et rigide – un arrangement géologique que les scientifiques appellent la tectonique « à couvercle stagnant » ou « à couvercle unique ».

Dans la tectonique des plaques, des morceaux de croûte fragile et de manteau supérieur en forme de crêpes reposent sur le manteau inférieur, plus chaud et plus mobile. Une nouvelle croûte se forme au niveau des dorsales médio-océaniques, où les espaces entre les plaques séparatrices permettent au magma du manteau de remonter. Dans un jeu d’équilibre géologique, la croûte océanique dense est détruite dans les zones de subduction, où une plaque glisse sous une autre. Le plus ancien morceau de croûte océanique connu, situé en Méditerranée, date d’il y a seulement 340 millions d’années, ce qui le rend beaucoup trop jeune pour être utile à la détermination de la date d’apparition de la tectonique des plaques.

La croûte continentale est plus légère que la croûte océanique et flotte au-dessus des destructions causées par la subduction. Cependant, il ne reste que très peu de choses des premiers jours de la Terre, et ce qui reste est érodé et déformé. Moins de 7 % des roches qui se trouvent aujourd’hui à la surface ont plus de 2,5 milliards d’années. Si l’on remonte avant 4,03 milliards d’années, à l’éon Hadéen (définition ), les roches ont complètement disparu. Le premier demi-milliard d’années de la vie terrestre n’a pas laissé un seul morceau de basalte derrière lui.

En raison de ce recyclage planétaire constant, la plus ancienne preuve incontestable de la tectonique des plaques – roches formées uniquement dans les zones de subduction – ne remonte qu’à environ 700 millions d’années. Une autre preuve solide, des morceaux de croûte océanique poussés sur la croûte continentale lors du déclenchement de la subduction, est apparue au niveau mondial il y a environ 900 millions d’années. Au cours de cette période géologique, les animaux multicellulaires, tels que les éponges de mer et les gelées à peigne, venaient tout juste d’apparaître.

Certains géoscientifiques pensent que la tectonique des plaques ne fonctionne que depuis cette époque. Mais d’autres soupçonnent que la tectonique des plaques est apparue plus tôt, au cours de l’éon archéen (définition ), qui s’est déroulé il y a 4 milliards à 2,5 milliards d’années. Les preuves reposent en grande partie sur des analyses chimiques des roches. Par exemple, il y a environ 3 milliards d’années, il semble que de plus en plus de croûte ait fondu et se soit reformée au lieu de se former directement à partir des roches du manteau. Il y a environ 3,8 milliards d’années, un changement dans la chimie des minéraux les plus anciens de la Terre suggère le passage d’une croûte stable et à longue durée de vie à une croûte à une croûte à durée de vie plus courte et d’apparence plus moderne, indiquant peut-être le début de la subduction. Bien qu’il n’y ait pas de date unique acceptée, l’Archéen semble prometteur en tant qu’époque où de grands changements géologiques se sont produits sur Terre.

« Cela indique une transition vraiment importante », a déclaré Najda Drabon, spécialiste de la Terre et des planètes à l’université de Harvard, qui a dirigé l’étude indiquant le passage à une croûte à durée de vie plus courte.

Une poignée de sable

Quel que soit le moment où la tectonique a commencé, les géoscientifiques s’accordent à dire qu’elle a probablement contribué à l’évolution et à la complexité de la vie.

« Il pourrait y avoir des milliards de planètes avec une forme de vie primitive, mais la capacité de construire un émetteur radio ou de lancer une fusée nécessite un certain nombre de circonstances qui ne peuvent se produire que sur une planète dotée d’une tectonique des plaques, d’océans et de continents », a déclaré Robert Stern, géoscientifique à l’université du Texas à Dallas, à Live Science.

Chez les animaux préhistoriques, l’activité tectonique des plaques a été associée à des taux d’évolution plus rapides, probablement parce que les mouvements géologiques divisent les habitats et créent de nouvelles niches pour l’évolution de la vie.

La tectonique des plaques a également pu permettre à la vie de se rétablir après des extinctions massives dévastatrices. Par exemple, à la fin du Permien (définition ), une extinction massive provoquée par des éruptions volcaniques produisant du dioxyde de carbone a tué 90 % des espèces de la planète. La vie sur la planète s’est finalement rétablie parce que l’altération des roches continentales décompose les minéraux contenant du carbone et les rejette dans l’océan, où les organismes marins les transforment en récifs et en coquillages qui deviennent du calcaire et sont finalement réintroduits à l’intérieur de la planète. Lorsque l’atmosphère se dérègle, la tectonique ramène progressivement la Terre dans un environnement plus propice à la vie.

Si presque tous les géoscientifiques sont d’accord avec l’idée que, sans la tectonique des plaques, la vie sur Terre pourrait se limiter à des organismes primitifs, un petit groupe de chercheurs suggère aujourd’hui que la tectonique des plaques pourrait être apparue encore plus tôt, contribuant peut-être à l’origine de la vie elle-même en apportant les minéraux qui soutiennent la vie de l’intérieur de la planète vers la croûte terrestre.

Il s’agit là d’un terrain délicat, qui pousse les chercheurs à remonter jusqu’à 4 milliards d’années en arrière, à l’époque hadéenne. La seule preuve directe des 500 premiers millions d’années d’existence de la Terre est la présence de zircons, des minéraux qui survivent à la fusion aux températures et aux pressions du manteau. Bien que les roches qui contenaient ces minéraux aient fondu, les zircons, plus petits que des grains de sable, subsistent.

Ces zircons de l’Hadéen sont peu nombreux ; tous ceux qui ont été trouvés dans le monde entier pourraient tenir dans un dé à coudre. Pourtant, cette poignée de zircons a montré que la Terre possédait un océan il y a 4,4 milliards d’années, soit seulement 200 millions d’années après la formation de la planète et peu de temps avant l’existence de l’ancêtre de toute vie actuelle. Selon une étude publiée en juin, 600 millions d’années après la formation de la Terre, la planète possédait à la fois de la terre et de l’eau douce.

Pour certains chercheurs, cela suggère que la croûte terrestre a pu être recyclée au cours de l’Hadéen. Selon Jun Korenaga, géophysicien à l’université de Yale, l’eau affaiblit la croûte, ce qui crée un risque de rupture et donc de subduction. L’eau étant nécessaire à la tectonique des plaques, la question qui se pose est la suivante : « Pourquoi n’y a-t-il pas de tectonique des plaques si nous avons de l’eau en surface ? a déclaré M. Korenaga.

Dans un travail expérimental publié en 2023, des chercheurs ont fait fondre des roches à haute pression et ont découvert que des conditions imitant la subduction créaient des roches similaires aux roches les plus anciennes de la Terre. J. Korenaga affirme également que la tectonique des plaques est le seul moyen efficace de réduire la quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère de la Terre primitive des niveaux trouvés sur Vénus aux concentrations plus modérées qui existaient au début de l’Archéen sur Terre.

Il est intéressant de noter qu’un autre événement important s’est produit au cours de l’Hadéen, qui différencie indéniablement la Terre de ses voisins rocheux : Environ 100 millions d’années après la coalescence de la Terre, un corps de la taille d’une planète l’a percutée de plein fouet, brisant et faisant fondre les deux corps et projetant les matériaux qui allaient devenir la Lune. Un article publié en début d’année modélise cet impact et révèle que le mélange des deux corps pourrait avoir créé des panaches de matériaux chauds dans le manteau terrestre, ce qui aurait pu déclencher une subduction environ 200 millions d’années plus tard.

« Pourquoi la Terre est-elle la seule planète rocheuse à présenter une tectonique des plaques ? », a déclaré Qian Yuan , auteur principal de cet article et chercheur postdoctoral en géodynamique à l’Institut de technologie de Californie. « Je pense que l’impact géant qui a formé la lune pourrait être le principal facteur.

Mais tout le monde n’est pas convaincu par cette histoire T. Mark Harrison, professeur émérite de géosciences à l’UCLA, a déclaré à Live Science que l’idée d’un début de tectonique des plaques à l’époque hadéenne était intrigante, mais que les preuves étaient encore minimes. Il craint que les géoscientifiques de tous bords ne soient trop confiants dans leurs affirmations. « Mais la dernière chose dont nous ayons besoin, c’est d’une nouvelle forme de pensée de groupe basée, littéralement, sur un dé à coudre rempli de grains de sable », a écrit Harrison dans un article au titre franc et approprié : Nous ne savons pas quand la tectonique des plaques a commencé “

Si la tectonique des plaques alimente la vie, ou même simplement une vie complexe, la recherche d’autres organismes parmi les étoiles pourrait conduire l’humanité à une planète géologiquement active.

La vie sur d’autres mondes

Malheureusement, nous ne pouvons pas encore détecter la tectonique des plaques sur les exoplanètes lointaines (définition ), a déclaré Tobias Meier, expert en dynamique du manteau à l’Université d’Oxford. Mais en 2021, Tobias Meier et son équipe ont utilisé des données thermiques et une modélisation informatique pour déterminer que l’exoplanète rocheuse LHS 3844 b, située à 49 années-lumière de la Terre, pourrait avoir un manteau actif et une croûte en mouvement ( définition de l’année lumière).

LHS 3844 b n’est pas susceptible d’abriter la vie. Elle orbite très près de son étoile et n’a pas d’atmosphère. La moitié de la planète est en permanence à la lumière du jour, avec une température de 1412 degrés Fahrenheit (767 degrés Celsius), tandis que l’autre moitié est glacée à moins 429 F (moins 273° C) la nuit. C’est cette différence de température entre les deux côtés de la planète qui est à l ‘origine des mouvements du manteau dans LHS 3844 b, ont rapporté Meier et ses collègues en 2021. Si elle est réelle, cette version de la tectonique des plaques ne ressemble en rien à celle de la Terre. Mais elle montre la diversité de la géologie planétaire qui pourrait se cacher ailleurs dans le cosmos.

« En fin de compte, comprendre les causes de la tectonique et savoir si elle peut fonctionner sur différentes planètes nous aidera à comprendre si ces planètes seront habitables », a déclaré M. Meier.

Des télescopes plus puissants, tels que le télescope spatial James Webb, pourraient permettre de mieux comprendre la géologie des exoplanètes dans un avenir proche. Mais les proches voisins de la Terre méritent également d’être examinés de près, a déclaré Craig O’Neill, géophysicien à l’université technologique de Queensland en Australie. Vénus est juste à côté, et la question de savoir si elle a connu une tectonique dans le passé reste controversée. Comprendre sa géologie actuelle, à couvercle unique, pourrait aider les scientifiques à comprendre pourquoi les destins des deux planètes ont divergé, et si la tectonique des plaques peut expliquer pourquoi une planète abrite la vie et l’autre probablement pas.

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Illustration de l’entête/ vision d’artiste: Nicholas Forder

1. «Homo sum, humani nihil a me alienum puto », vers de Térence, poète latin ayant vécu de 190 av. J-C à 159 av. J-C ↩︎
2. Arrivée d’un train entrant dans la gare de La Ciotat. Un des tous premiers films réalisé par Louis Lumière et projeté devant un public médusé le 25 janvier 1896
   
   I ↩︎