L'âge de la terre

Histoire de la Terre

La planète Terre, photographiée en 1972.

L'histoire de la Terre couvre approximativement 4,6 milliards d'années (4 567 000 000 années), depuis la formation de la Terre à partir de la nébuleuse solaire jusqu'à maintenant.

Origine

Une vue d'artiste du disque protoplanétaire.

Article détaillé : Formation et évolution du système solaire.

L'âge de l'Univers est estimé à approximativement 13.7 milliard d'années^[1]. La principale théorie sur la formation de l'Univers est le Big Bang: L'Univers était un point de haute énergie qui est brutalement entré en expansion, se refroidissant. En ralentissant (refroidissement) une partie de cette énergie est devenue de la matière sous forme d'atome de deutérium (hydrogène lourd : ²H), d'hélium 4 et de lithium 7 : c'est la nucléosynthèse primordiale. Des nuages de gaz d'hydrogène se sont concentrés sous l'impulsion de la gravitation, prenant la forme de galaxies et de soleils. Lorsqu'une sphère de gaz atteint une certaine densité, une réaction de fusion nucléaire devient possible, fusionnant deux atomes d'hydrogène pour former de l'hélium. Lorsque le soleil devient plus âgé et que la quantité d'hélium produit augmente, la fusion nucléaire produit des atomes plus lourd: carbone, oxygène, etc. Arrivé à certain âge, un soleil peut s'effondrer sur lui-même puis exploser en une supernova, expulsant la matière qu'il a produit.

Cette matière est à l'origine de la nébuleuse solaire, un nuage de gaz (ou disque d'accrétion) à partir duquel le système solaire s'est formé. Ce dernier était alors un large nuage en rotation, constitué de poussière, de roche et de gaz. Une théorie suggère qu'il y a environ 4,6 milliard d'années, une étoile proche a été détruite dans une supernova et l'explosion a envoyé une onde de choc à travers la nébuleuse solaire, lui faisant gagner un moment angulaire. Au fur et à mesure que le nuage accélérait sa rotation, la gravité et l'inertie l'ont aplati en un disque protoplanétaire orienté perpendiculairement par rapport à son axe de rotation.

L'essentiel de la masse se concentra au centre et commença à s'échauffer, mais de petites perturbations dues aux collisions et au moment angulaire d'autres larges débris ont créé les conditions pour que des protoplanètes commencent à se former. La tombée de matériaux, l'augmentation de la vitesse de rotation et la compression liée à la gravité créèrent une énorme quantité d'énergie cinétique au centre. L'incapacité à transférer cette énergie suffisamment rapidement à l'extérieur a occasionné une montée progressive de la température au centre du disque. Finalement, la fusion nucléaire de l'hydrogène avec l'hélium commença, et après contraction, une étoile T Tauri devint notre jeune Soleil. Pendant ce temps, alors que la gravité poussa la matière à se condenser autour des objets précédemment perturbés, les particules de poussière et le reste du disque protoplanétaire commencèrent à se séparer en anneaux. Des fragments de plus en plus gros entrèrent en collision les uns avec les autres et devinrent de plus gros objets, ultimement destinés à devenir des protoplanètes^[2]. Ceux-ci incluaient un groupement situé approximativement à 150 millions de kilomètres du centre : la Terre. Le vent solaire de la nouvelle étoile T Tauri nettoya la plus grande partie du gaz et des poussières du disque, qui ne s'était pas déjà condensé en de plus gros corps.

La Lune

Animation (qui n'est pas à l'échelle) de Théia se formant au point de Lagrange de la Terre, puis, perturbée par la gravité, entra en collision et aida à formation de la Lune. L'animation progresse au rythme d'une année par image, donnant l'impression que la Terre ne bouge pas. La vue est prise du pôle sud.

Article détaillé : Lune.

L'origine de la Lune est toujours incertaine, bien que de nombreux indices accréditent la thèse de la grande collision. La Terre pourrait ne pas avoir été la seule planète s'étant formée à 150 millions de kilomètres du Soleil. Une hypothèse indique qu'un autre amas se serait formé à 150 millions de kilomètres du Soleil et de la Terre, à leur quatrième ou cinquième point de Lagrange. Cette planète, nommée Théia, aurait été plus petite que la Terre actuelle, probablement à peu près de la taille et de la masse de Mars. Son orbite aurait pu être stable dans un premier temps, mais s'être déstabilisé au fur et à mesure que la Terre augmentait sa masse par l'accumulation de matériau.

Théia oscilla par rapport à la Terre jusqu'à approximativement 4,533 milliard d'années ^[3] date à laquelle elle entra en collision selon un angle oblique faible. L'angle et la vitesse n'étaient pas suffisants pour détruire, mais une large portion de sa croûte fût éjectée. Des éléments plus lourds de Théia s'enfoncèrent au cœur de la Terre, pendant que les matériaux et éjections restantes se condensèrent en un seul corps en quelques semaines. Sous l'influence de sa propre gravité, il devint un corps plus sphérique : la Lune^[4]. Il est aussi théorisé que l'impact aie changé l'axe de la Terre pour produire la large inclinaison de l'axe de 23,5° qui est responsable des saisons sur la Terre — le modèle idéal de l'origine des planètes considère qu'elles auraient des inclinaisons d'axe de 0° sans saison reconnaissable. L'impact pourrait aussi avoir accéléré la rotation de la Terre et initié la tectonique des plaques de la planète.

L'éon Hadéen

Les éruptions volcaniques auraient été courantes dans les temps qui ont suivi la formation de la Terre.

Article détaillé : Hadéen.

La jeune Terre, durant l'éon Hadéen, était très différente du monde tel que nous le connaissons aujourd'hui. Il n'y avait pas d'océan et pas d'oxygène dans l'atmosphère. Elle était bombardée par des planétoïdes et des matériaux issus de la formation du système solaire. Ce bombardement, combiné à la chaleur des transformations radioactives, à la chaleur résiduelle et à celle due à la pression de contraction, plaçaient la planète entière en état de fusion. Les éléments les plus lourds s'enfoncèrent au centre pendant que les plus légers montaient à la surface, formant les différentes enveloppes de la Terre (voir « Structure interne de la Terre ») et produisant ainsi de la chaleur supplémentaire.

L'atmosphère de la Terre à ses débuts aurait été composée de matériaux environnants de la nébuleuse solaire, particulièrement des gaz légers tels que l'hydrogène et l'hélium, mais le vent solaire et la chaleur de la Terre aurait dispersé cette atmosphère. Une nouvelle atmosphère terrestre fut créée à partir du dégazage du magma. Ces gaz provenant des roches terrestre en fusion étaient principalement de l'azote, du dioxyde de carbone, de l'ammoniac, du méthane, de la vapeur d'eau et de plus petites quantités d'autres gaz. .

La terre se refroidit et la croûte terrestre se forma autour de germes à la surface. Des zones entrèrent à nouveau en fusion à l'occasion de larges impacts, qui intervenaient à des intervalles de quelques dizaines ou centaines d'années, et seraient à l'origine de différentiations partielles^[5]. De 4 à 3,8 milliards d'années avant notre ère, la Terre connut une période de grand bombardement tardif^[6], comme la Lune et les autres corps du système solaire. Cette phase est probablement due au réarrangement du système solaire externe.

La planète continua à se refroidir, et les pluies conduisirent à la formation des océans il y a 4,2 milliards d'années^[7],[8].

Les débuts de la vie

Le réplicateur pour pratiquement toute forme de vie connue est l'acide désoxyribonucléique. L'ADN est bien plus complexe que le réplicateur originel et ses systèmes de réplication sont extrêmement élaborés.

Article détaillé : Origines de la vie.

Les origines de la vie, dont on pense qu'elles remontent à environ 3,5 à 3,8 milliards d'années, demeurent incertaines. Il existe 3 principales hypothèses expliquant l'origine des premières molécules organiques :

• La condensation sur surfaces minérales.
• Les sources hydrothermales au fond des océans.
• L'origine extraterrestre primitive, appelée "exogenèse" (qui ne fait que repousser l'origine ailleurs mais n'en explique pas les mécanismes).

Dans les 2 premières hypothèses, la Terre offre alors des conditions prébiotiques favorables (probablement eau, ammoniac, méthane et hydrogène...) à la création de molécules organiques simples (urée, formaldéhyde, acide cyanhydrique, acides aminés...). Ces briques du vivant évoluent ensuite en protocellules isolées dans des membranes et dont l'ARN (acide ribonucléique) est capable de réplication. L'ADN remplace ensuite l'ARN dans le rôle de support du génome et c'est l'apparition de l'organisation actuelle du vivant.

La première cellule

Une petite section d'une membrane de cellule. Cette membrane de cellule moderne est bien plus sophistiquée que la simple phospholipide à deux couche originel (les petites sphères à deux queues). Protéines et glucides ont plusieurs fonctions de régulation du passage de matériau à travers la membrane et de réaction à l'environnement.

Article détaillé : Cellule (biologie).

Photosynthèse et oxygène

L'utilisation de l'énergie du Soleil a conduit à plusieurs changements majeurs de la vie sur Terre.

Article détaillé : Photosynthèse.

Endosymbiose et les trois domaines de la vie

Quelques-uns des chemins par lesquels les différents endosymbiotes peuvent être apparus.

Article détaillé : Endosymbiose.

Pluricellularité

Fichier:Volvox aureus.jpg

Volvox aureus est considéré comme un organisme similaire aux premières plantes pluricellulaires.

Article détaillé : Évolution de la pluricellularité.

Colonisation de la terre

Pour l'essentiel de l'histoire de la Terre, il n'y a pas eu d'organismes pluricellulaires sur terre. Des parties de sa surface peuvent avoir vaguement ressemblé à cette vue de Mars, une des planètes voisines de la Terre.

Humanité

Australopithecus africanus, un des premiers hominidés.

Article détaillé : Histoire de l'humanité.

Civilisation

Article détaillé : Civilisation.

Évènements récents

Quatre milliards et demi d'années après la formation de la planète, une des formes de vie de la Terre quitte la biosphère.
Pour la première fois dans l'histoire, la Terre fut observée directement depuis l'espace.

Voir aussi

• Le Big Bang et sa chronologie
• L'échelle des temps géologiques
• L'évolution des formes de vie
• La chronologie de l'évolution
• L'histoire naturelle
• L'histoire du monde

Notes

1. ↑ New Image of Infant Universe Reveals Era of First Stars, Age of Cosmos, and More, NASA, 11 février 2003
2. ↑ Eric J. Chaisson, Solar System Modeling, Tufts University, 2005
3. ↑ Carsten Münker, Jörg A. Pfänder, Stefan Weyer, Anette Büchl, Thorsten Kleine, Klaus Mezger, Evolution of Planetary Cores and the Earth-Moon System from Nb/Ta Systematics, Science (volume 301, n°5629, pp 84–87), 4 juillet 2003
4. ↑ G. Jeffrey Taylor, Origin of the Earth and Moon, NASA, 26 avril 2004
5. ↑ Alfvén Hannes, Gustaf Arrhenius, Evolution of the Solar System, National Aeronautics and Space Administration, 1976
6. ↑ Robert Roy Britt, Evidence for Ancient Bombardment of Earth, Space.com, 24 juillet 2002.
7. ↑ A. J. Cavosie, J. W. Valley, S. A., Wilde, E.I.M.F., Magmatic δ¹⁸O in 4400-3900 Ma detrital zircons: A record of the alteration and recycling of crust in the Early Archean, Earth and Planetary Science Letters (volume 235, issue 3-4, pp. 663-681), 15 juillet 2005)
8. ↑ Edward Young, Executive Summary 2005, 4 juillet 2005.

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