Les toutes, toutes premières fois

-4 milliards 600 millions d’années

Lever de rideau

L’histoire de notre système solaire a commencé dans un nuage. Un nuage sans pluie mais rempli à 99% de gaz (hydrogène et, en quantité moindre, hélium), parsemé de grains de poussières. C’est ce qu’on appelle un nuage interstellaire. Celui-ci  contient en puissance un véritable trésor : notre système solaire, avec son étoile, le Soleil et plus tard ses planètes. Ce nuage qui à l’allure d’une nébuleuse multicolore est en rotation,  comme engagé dans un ballet cosmique majestueux et éternel, ou presque.

Un beau jour, hélas pas encore ensoleillé puisque le Soleil n’est pas encore né, le nuage s’effondre sous sa propre masse. En s’effondrant, une partie importante de la matière se condense, au point d’accroître sa température jusqu’à déclencher une réaction nucléaire en son centre. Résultat : un rayonnement qui sera visible sur des dizaines de millions de km à la ronde.

Au bout de quelques millions d’années, une étoile est née ! Notre soleil.  Et depuis, c’est le jour…et la nuit.

Pour profiter de ces premiers rayons de soleil, qui sont plus lumineux mais moins chauds qu’aujourd’hui, inutile de chercher un bon emplacement sur une planète voisine. Aucune n’a encore vu le jour. Notre étoile règne sur un empire immense mais quasiment vide.

Rassurons-nous, cette sensation de désolation n’est que provisoire…

• La plus Belle Histoire du monde : les secrets de nos origines, par Hubert Reeves, Yves Coppens, Joël de Rosnay et Dominique Simmonet.

-4 milliards 567 millions d’années

Le jour et la nuit

« […] Dieu sépara la lumière et les ténèbres. Dieu appela la lumière « jour » et les ténèbres « nuit ». Il y eut un soir et il y eut un matin : premier jour ». Selon la Genèse (premier livre de l’ancien testament), en jouant de l’alternance Jour et nuit, Dieu crée le premier jour.

D’un point de vue scientifique, il est clair que le début du système solaire ne connaît ni nuit, ni jour mais une immense fournaise dont va émerger notre Soleil, puis l’ensemble du système solaire avec son cortège de planètes.

Entourant ce chaudron, évoluent un amas de particules diverses, désigné sous le terme de disque protoplanétaire. Constitué de gaz et de poussières qui ne seront autres que les restes du festin du Roi Soleil, il s’étend sur plusieurs milliards de km autour de sa majesté.

Heureusement pour nous, la Nature est passée maître dans l’art d’accommoder les restes. Bien que la gourmandise du Soleil le pousse à « absorber» 99,87% du gâteau, il restera toujours suffisamment de miettes pour fabriquer les planètes.

Donc, dans ces temps-là, poussières et gaz s’agglutinent pour former des blocs de matière, se cognant les uns aux autres. Les blocs se font de l’ombre mutuellement mais toujours pas d’alternance de jour et de nuit.

Au bout de quelques dizaines de milliers d’années d’agrégation et de collisions, leur taille va atteindre, pour certains, le kilomètre. Ils pourront alors revendiquer le titre de planétésimaux, bébés planètes, en quelque sorte.

Vers dix millions d’années, les planètes non telluriques (géantes gazeuses ou glacées) sont formées, tandis que dans le système solaire interne (où nous nous situons), le stade de la gestation planétaire n’est pas dépassé. On décompte alors une douzaine d’embryons de planètes. Notre planète en fait partie.

De forme encore très irrégulière, notre futur globe va commencer à tourner sur lui-même pour présenter alternativement une face puis l’autre.

A partir de cet instant, quiconque sur cette planète pourra assister quotidiennement au lever et au coucher de sa bonne étoile. Bon prince, le Soleil ne cherchera pas à préserver son intimité et certains iront jusqu’à contempler en une seule journée quarante quatre couchers de soleil . Mais là, c’est une autre histoire.

• Pour comprendre simplement la naissance, la vie et la mort de l’univers de Jean Hladik. Après le Big Bang, l’ouvrage développe la « gestation » de l’Univers et sa « naissance » quelques trois cent quatre vingt mille ans après.

- 4 milliards 500 millions d’années environ

L’eau de l’au-delà…

A la naissance de la Terre, il y a un peu moins 4 milliards 500 millions d’années – estimée actuellement entre 4,467 milliards et 4,448 milliards, calcul revu récemment à la baisse -, l’eau fait figure de grande absente.

Comment est-elle parvenue à devenir au fil de l’eau ! l’élément clé de notre planète, recouvrant 70 % du globe et constituant 60 % de notre corps ?

Quand l’eau nous donne des vapeurs

A l’époque mouvementée de la création du système solaire, la Terre essaie tant bien que mal de se faire une place au soleil au milieu d’un nuage brûlant constitué de gaz et de poussières. Si eau il y a, elle n’existe que sous forme de vapeur. L’eau de ces premiers instants, compte tenu de la chaleur ambiante, s’évapore comme la plupart des éléments volatils, rendant son agrégation aux roches impossibles.

L’eau, alimentant aujourd’hui nos cours d’eau et autres océans,  fait son entrée en scène sur Terre pour la toute première fois, 30 millions d’années après sa naissance. C’est l’époque où la Terre subit un intense bombardement de comètes et d’astéroïdes. Véhiculée par ces petits corps célestes, au maximum de quelques kilomètres, le précieux liquide est ainsi « déversé » sur Terre sous forme de glace.

L’eau qui fournira sa couleur à notre bonne vieille planète, qui recouvrira sa surface aux deux tiers et qui sera à l’origine de son surnom de planète bleue, vient donc d’ailleurs… de l’espace.

La Comète Hartley 2 présente comporte de l'eau ayant une signature chimique presque similaire à celle de nos océans

Comètes et astéroïdes primitifs dont certaines proviennent du fin fond du système solaire (la fameuse ceinture de Kuiper) auraient ainsi hydraté la Terre. La preuve résulte de l’analyse isotopique de cette eau : l’eau terrestre présente une proportion d’un atome de deuterium (hydrogène lourd) pour 6400 atomes d’hydrogène, proportion presque identique à celle constatée récemment sur une comète (1).

La mer qu’on voit danser

Une bonne centaine de millions d’années plus tard, il y a 4 milliards 300 millions d’années environ, l’eau va de nouveau faire parler d’elle. Cette fois, ce ne sont plus les comètes qui vont la propulser mais les volcans terrestres. Ceux-ci recrachent des quantités astronomiques de matière, de cendres et surtout de vapeur d’eau enfouies dans les entrailles de la Terre lors des fameuses collisions avec les comètes et autres astéroïdes.

Comme la température a baissé, la vapeur d’eau commence désormais à se condenser. Le ciel se met à pleurer à chaudes larmes : une eau extrêmement acide ruisselle sur la Terre, remplissant les fosses qui deviennent ainsi les premiers planchers océaniques.

En moins de 50 millions d’années, le tout premier océan se met à danser. La planète est à fleur d’eau !

1 – La comète de Hartley 2 présente une proportion de 1 pour 6200. Découverte réalisée, via le satellite Herschel, par l’équipe de Paul Hartog de l’Institut allemand Max Planck. 

A visionner pour mieux comprendre :

Astronomie: Aux Origines de l'Eau s5e3p1 par GlobZOsiris
 

• Un Monde sans Eau [DVD]
  Trois exemples emblématiques de la relation qui unit l’homme et l’eau, au Bangladesh, au Kazakstan et au Kenya. Le réalisateur autrichien Udo Maurer nous fait prendre conscience, à travers les trois parties qui composent ce film, des divers problèmes liés à l’eau. Des inondations, au problème de l’assèchement de la mer d’Aral ou encore à la bataille journalière pour la recherche d’eau potable, le film montre les problèmes que doit surmonter l’homme pour s’adapter à son environnement.




• E=M6 : L’eau dans tous ses états [DVD]
  L’eau, indispensable à la vie est présente partout sur la planète et sous une infinité de formes. Comment se forme la glace ? Qu’est-ce que l’eau minérale ? À quoi sert l’eau dans un barrage ? Pourquoi les fleuves connaissent-ils des crues Avec E=m6, tout coule de source !




• Atlas mondial de l’eau : De l’eau pour tous ? par David Blanchon, géographe et maître de conférences à l’université de Paris-X (Nanterre) et Aurélie Boissière, cartographe géographe indépendante qui travaille régulièrement pour Courrier international.
  La problématique de l’eau dans le monde se pose en des termes simples : plus d’un milliard d’hommes n’ont pas accès à l’eau potable; 40 % de la production agricole dépend de l’agriculture irriguée ; les écosystèmes aquatiques qui jouent un rôle indispensable dans les processus naturels sont parmi les plus fragiles. C’est donc un triple défi économique, social et environnemental qui devra être relevé dans les prochaines décennies. Afin d’exposer tous les paramètres des enjeux de l’eau, en particulier la question de la ressource et de son utilisation et les défis auxquels sont confrontées nos sociétés, cet atlas met en avant trois idées-force. Tout d’abord, les difficultés ne sont pas tant liées à la quantité globale de la ressource mais à son inégale répartition dans le monde et à la dégradation de sa qualité. Ensuite, même s’il existe aujourd’hui des techniques qui permettraient de pallier les pénuries locales, les obstacles proviennent davantage du manque de moyens financiers ou de choix de gestion inadaptés, l’eau apparaissant bien plus comme un révélateur de tensions sociales que comme la cause de ces dernières. Enfin, si des « guerres de l’eau » entre États ne se sont pas manifestées, on assiste actuellement à une multiplication de conflits sociaux et politiques portant sur les modes de gestion de l’eau, dans les zones irriguées comme dans les villes. Cet atlas, illustré par une centaine de cartes et de graphiques, décrypte de façon approfondie le sujet de l’eau dans le monde.




• L’eau, un trésor en partage
  C’est l’enjeu majeur du XXIe siècle. L’eau va-t-elle manquer partout dans le monde ? Cette ressource, dont les privilégiés que nous sommes pensions jusqu’ici qu’elle était inépuisable, est-elle devenue un trésor convoité ? Comment nourrir neuf milliards d’humains à l’horizon 2050 ? Quelles répercussions le réchauffement climatique aura-t-il sur les pluies ? Connaîtrons-nous bientôt des  » guerres de l’eau  » ?
  Ghislain de Marsily, spécialiste internationalement reconnu, brosse un large tour d’horizon des problèmes liés à l’eau qui se posent aujourd’hui à l’humanité tout entière. Faute d’une coordination mondiale et d’un changement radical de nos modes de vie, la situation pourrait très vite devenir critique…

- 3 milliards 800 millions d’années

Viva la vie

Nous sommes à l’aube de la vie. Pourtant, rien dans le paysage ne suggère une si prometteuse naissance.

Un vent violent souffle depuis des millions d’années, sans répit. Hélas, il ne nettoie pas le ciel qui est encombré de couches nuageuses épaisses (au moins 10 km d’épaisseur), de couleur brunâtre, traversées d’éclairs démesurés. Il pleut, toujours et encore. L’atmosphère est suffocante. Gaz carbonique, méthane et ammoniac composent cet air chaud qui ne descend pas sous les 50°c, la nuit. Le paysage est exclusivement minéral, pas un soupçon de verdure, et cela pour plus de 3 milliards d’années. Par bonheur, une journée de cet enfer ne dure qu’une dizaine d’heures car la Terre tourne plus vite qu’aujourd’hui !

Pourtant, de cet environnement « à ne pas mettre un chat dehors » va éclore la vie. Cela semble relever du miracle. Le secret de ce miracle est tapi au fond des océans.

Vers 3 milliards 800 millions d’années, les fonds sous-marins connaissent une forte activité volcanique. De très nombreuses failles sous-marines laissent pénétrer l’eau de mer qui va s’infiltrer, grâce à ces crevasses, dans les entrailles de la Terre. Là, au contact du magma de plus de 1000 degrés et des roches en fusion, l’eau de mer plus froide provoque des perturbations chimiques avant d’être expulsée vers la surface, chargée de ces nouveaux ingrédients. Parmi ces ingrédients, les fameux acides aminés qui seraient alors les toutes premières briques de la vie.

Ces cheminées des profondeurs, on les appelle les « fumeurs noirs »[1] . Ils seraient ainsi le creuset où la chimie minérale passe le relais à la chimie organique. Dieu ne serait donc pas un fumeur de havane, comme l’annonce la chanson mais « un fumeur noir » !

Pour être tout à fait honnête, d’autres hypothèses sont avancées par les scientifiques pour expliquer l’apparition de la vie. Certains la voient apparaître, à la faveur de l’atmosphère primitive qui s’est rafraîchie, à la surface de certains minéraux, dans des zones marécageuses ; d’autres soutiennent que la Terre aurait été ensemencée lors d’impact de météorites abritant déjà des bactéries.

Tandis que certains ont la tête dans les étoiles, d’autres, biologistes ou biochimistes, gardent les pieds sur Terre et nous concoctent des nouvelles approches surprenantes pour ne pas dire subversives d’un point de vue théologique. Leur travaux réduisent à une peau de chagrin la frontière entre l’inanimé et l’animé et par la même le périmètre du Créateur. Dans certaines conditions de déséquilibre ou de chaos, ils observent des phénomènes qui produisent, à partir d’éléments inertes, des structures organisées aux propriétés proches d’organismes vivants. Il devient possible d’imaginer que ces processus, appelés auto-organisation , génèrent « spontanément » de la matière vivante. La magie de ce pouvoir créatif réside dans le fait que la complexité d’un ensemble d’éléments en interaction dépasse l’addition des propriétés individuelles. Selon les modèles d’auto-organisation, la vie biologique ne serait qu’un prolongement naturel et presque inévitable de la non-vie, bien éloignée de la vision de Monod qui considérait l’émergence de celle-ci comme « hautement improbable ». Du vivant qui se fabrique tout seul, voilà de quoi interpeller Lamartine : Objets inanimés avez-vous donc une âme ?

Appuyant cette thèse, des chercheurs ont récemment été surpris par le comportement de poussières interstellaires inorganiques et désordonnées soumis à certaines conditions (plasma). Elles s’organisent de manière très structurée, en hélice ou en tire-bouchon. Mieux, ces structures se divisent, se transforment et se multiplient. Rappelons que les caractéristiques de la vie sont l’autonomie, la reproduction et l’évolution…et que nous sommes poussière et que notre destin est de redevenir poussière !

Quoi qu’il en soit, il y a 3 milliards 800 millions d’années, la vie est là, sous forme de micro-organismes. Tout en proliférant, elle gardera cette physionomie, pour ne pas dire simplicité, durant des centaines de millions d’années.

« Dieu dit que les eaux grouillent de bestioles vivantes(…) Dieu vit que cela était bon ». Et La Genèse poursuit : « Il y eut un soir, il y eut un matin ».

1 – L’environnement des fumeurs noirs est très chargé en hydrogène et en méthane, comme si l’eau était débarrassée de son oxygène, situation propice à la vie embryonnaire qui, à ce stade, fuit l’oxygène comme la peste. Aujourd’hui encore, se développent, autour des sources hydrothermales des grandes profondeurs, des colonies de bactéries adaptées à ces conditions extrêmes.

• Aux origines de l’humanité, tome 1 : De l’apparition de la vie à l’homme moderne, de Yves Coppens et Pascal Picq. Nous ne sommes uniques qu’en tant que derniers survivants d’une longue aventure. Un constat qui fait de l’homme d’aujourd’hui le fruit d’une série de contingences difficiles à concilier avec la tradition de la pensée occidentale…
• 14 mai 2009 – Apparition de la vie sur Terre : des britanniques présentent une nouvelle hypothèse…

- 2 milliards 800 millions d’années

Un petit air d’oxygène

Atmosphère ! Atmosphère ! Est-ce que la Terre a une « gueule » d’atmosphère ?

A l’évidence, en comparaison d’aujourd’hui, l’atmosphère de l’époque n’a pas vraiment la gueule de l’emploi tant elle est différente. En effet, durant près de 2 milliards d’années, l’oxygène est le grand absent de cet air primitif.

Les premières bouffées d’oxygène font leur entrée dans l’atmosphère terrestre entre 2 milliards 800 millions d’années et 2 milliards 300 millions d’années [1].

Lors de ses premières apparitions, l’oxygène doit composer avec l’atmosphère primitive chargée notamment en dioxyde de carbone et en méthane. Bien que moins séduisant que le nouveau venu, ces éléments ont tenu leur rôle non sans succès. Ils ont créé un effet de serre qui a évité à la jeune Terre de subir une glaciation généralisée, car à l’époque le Soleil n’était pas au zénith de sa puissance. Sans eux, avec un tiers de rayonnement solaire en moins, notre planète eut été une boule de glace.

Que nous connaissions les camarades de jeu de l’oxygène lors de ses premiers pas est une chose mais que savons-nous des origines de notre jeune ami ?

Ces premiers rôles dans l’atmosphère, ont les doit à 2 parrains : la photosynthèse et les volcans.

La photosynthèse est « the » invention du moment. Ce procédé permet à des organismes vivants de produire de la matière organique grâce à l’énergie du soleil tout en rejetant de l’oxygène. Cet oxygène est d’abord produit dans les océans, car la vie est encore –et pour longtemps- exclusivement cantonnée aux océans.

Le deuxième facteur, proviendrait de la modification de l’activité volcanique. Durant au moins 200 millions d’années, l’oxygène ne quitte pas le milieu aquatique. Pourquoi ? Probablement en raison d’une activité volcanique sous-marine intense dont les émissions (hydrogène et souffre) se combinent avec l’oxygène et le piégent dans son milieu d’origine. A l’inverse, les émanations des volcans aériens favoriseraient son expression personnelle !

Dès lors, il y a environ 2,5 milliards d’années, une réduction des volcans sous-marins au profit des volcans aériens sera le bon scénario pour permettre à l’oxygène de composer de nouveaux airs qui, un jour, nous berceront tout au long de notre vie. Quand on connaît l’air, on connaît la chanson.

1 – Eventuellement, une première salve vers 3 milliards 200 millions d’années mais cela reste à confirmer.

• Oxygene: Live In Your Living Room – Jean Michel Jarre rejoue Oxygène, mais avec quatre nouveaux titres, un vrai régal, avec un son haute-définition bluffant !
• Atmosphère, atmosphère – Au début du XXe siècle, sous l’impulsion de quelques visionnaires, débute une formidable aventure humaine, technologique et scientifique : lointaines contrées glacées longtemps terra incognito, les régions polaires deviennent les bases avancées de recherches interdisciplinaires, portant notamment sur l’atmosphère et le climat. Des résultats étonnants sont obtenus, dans toutes les disciplines impliquées. Et l’aventure est loin d’être terminée…
• Un tuyau dans le nez et ça décolle : Le bar à Oxygène OxyBar permet de se « shooter » à l’oxygène parfumé avec l’aide d’un tuyau dans le nez. Le premier bar parisien a opté pour une formule mélangée, contenant également des huiles essentielles et des parfums de plantes, diffusée pendant 10 minutes, moyennant 10 € la séance.

- 1 milliard 800 millions d’années

Se faire bien voir

Jusqu’ici la vie était composée d’êtres microscopiques indétectables directement par nos yeux.

Thiomargarita namibiensis, exemple de bactérie actuelle visible à l’oeil nu

Avec l’apparition des cellules eucaryotes, ces organismes, bien que comportant toujours une seule cellule mais dotée  ‘un noyau, vont prendre de l’embonpoint.

Et donc pour la première fois, des organismes vivants deviennent visibles à l’œil nu.

Hélas, pas de candidats à l’époque pour se rincer l’œil et pour cause, celui-ci n’apparaîtra qu’1 milliard 300 millions d’années plus tard. Visible et être bien vu, 2 notions déjà bien distinctes.