jeudi, 23 mars 2017

Les toutes, toutes premières fois

Comment tout (ou presque) a commencé !

B. -3 Mds à -1 Mds

Premières traces significatives d’oxygène

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- 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.


Quelques bouffées d’oxygène :

  • 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.

Les premiers organismes visibles à l’oeil nu

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- 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 visible à l'oeil nu
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.


La toute première glaciation

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- 2 milliards 300 millions d’années

ice-snowball-pano

Sueur froide !

A mi-parcours de son histoire la Terre va connaître sa première glaciation. La formation des continents qui vont piéger les gaz à effet de serre et peut-être aussi l’émergence des premiers êtres vivants « complexes » en seraient les responsables. Au cours de son histoire la Terre connaîtra 5 grandes ères glaciaires.

L’acte de naissance de la Terre remonte à près de 4 milliards 600 millions. Cette toute première glaciation apparaît donc à mi-chemin de son existence.

A l’époque la Terre reçoit 25 % d’énergie du Soleil en moins qu’actuellement. Cependant son atmosphère est riche en gaz à effet de serre, ce qui contrebalance largement ce manque de rayonnement et devrait lui assurer une température relativement élevée.

Pourtant, il y a 2 milliards 300 millions d’années, une première glaciation va sévir. Pourquoi ?

L’émergence des continents et celle de la vie complexe jettent un froid

L’un des facteurs clés de cette situation est la constitution  de la croute continentale. Son érosion va modifier le cycle du carbone.

Le processus est relativement simple à comprendre. Le dioxyde de carbone emmagasiné dans l’atmosphère tombe sous forme de pluies acides sur la surface terrestre. La croute continentale qui se développe (elle atteint 50 % de sa valeur actuelle, il y a 3,5 milliards d’années) va stocker une grande partie de ce gaz carbonique.

Un autre facteur a sans doute joué aussi un rôle : celui du développement des cellules eucaryotes, cellules plus complexes que celles qui constituent les bactéries. Ces cellules vont injecter quantité d’oxygène dans l’atmosphère au détriment du gaz carbonique et donc réduire l’effet de serre.

Et la Terre devint une boule de glace

snowball

Bien plus tard après cet épisode glaciaire, un autre phénomène encore plus remarquable va bouleverser le climat terrestre.

Il y a plus de 700 millions d’années, le Soleil émet encore un rayonnement inférieur de 6% à celui d’aujourd’hui. Il n’existe qu’un seul continent, un supercontinent, la Rodinia. Ce continent commence à se disloquer entraînant davantage de précipitations. Nous sommes à l’aube d’un phénomène climatique radical qui va transformer la Terre en boule de glace.

En 15 millions d’années, le « général hiver » impose  sa loi glaciale à toute la planète. La température moyenne de la planète  baisse de 8°C.  Mais comme toute moyenne, elle cache une réalité moins douce encore. Au sol, il fait entre – 40 à – 50°C et l’équateur n’est pas encore un refuge pour la jet-set : la température y descend jusqu’à – 30°. Quant aux nuits, elles sont tout sauf torrides ; il n’est pas rare que la température descende à – 80°.

Un enfer blanc

Comment en est-on arrivé là ? La fragmentation de la Rodinia est à l’origine de pluies beaucoup plus fréquentes. Ces pluies chargées de CO2 vont, par ruissellement, laisser les roches piéger une partie importante du gaz carbonique de l’atmosphère. Résultat, moins de gaz carbonique d’où un effet de serre réduit, donc moins de chaleur emmagasinée. Le scénario de la toute première glaciation se répète.

La Terre va donc entièrement se recouvrir de glace. Par endroit, les océans sont recouverts  d’1 km d’épaisseur de glace. Cette période est appelée snowball earth. Le paysage est baigné d’un halo blanchâtre, surmonté d’un ciel d’un bleu électrique presque sans nuage. De fait, les chutes de neiges sont rares car l’air est très sec.  Sec et irrespirable. Sa teneur en oxygène n’atteint même pas le dixième de celle d’aujourd’hui. Un vent puissant et incessant parcours ces grands espaces qui donnent l’impression d’être drapés dans des uniformes de Chasseurs alpins.

Dans cet enfer blanc, la vie océanique est parvenue malgré tout à survivre grâce à quelques îlots plus préservés. C’est le cas près des sources chaudes ou sous les glaces moins épaisses de l’équateur ou près des volcans.

Retour du chauffage central grâce aux volcans

Les volcans rechauffent la Terre

Ces volcans seront nos sauveurs. Grâce à leurs rejets de co2 , ils vont recréer un effet de serre qui va réchauffer l’atmosphère, en moins d’un millénaire, ce qui est extraordinairement court. Le chauffage central se remet donc en marche, après plus de 10 millions d’années (peut-être 20) de panne.

En quelques siècles, une broutille l’échelle géologique, la glace va fondre. D’abord à l’Equateur puis sur l’essentiel de la planète. La température va s’élever jusqu’à atteindre … les 50° C !

Qu’il s’agisse de snowball ou d’autres événements tout aussi improbables, ce n’est ni la première, ni la dernière sueur froide que nous réserve la Terre !

Publié le 15 février 2014

Les âges de glace

Cinq grandes ères glaciaires (voir schéma) ont été recensées (1) :

  • la glaciation huronienne (de 2,4 à -2,1 milliards d’années), la première;
  • la glaciation  de la fin du précambrien (de -800 à -550 Ma),
  • l’ordovicienne (autour de -450 Ma),
  • la permo-carbonifère (de -350 à -250 Ma),
  • enfin l’ère glaciaire actuelle, qui a débuté sur le continent antarctique il y a 30 ou 40 Ma et dont la dernière manifestation s’est achevé avec la fin de la glaciation dite de Würm, il y a un peu plus de 10 000 ans.

Entre ces épisodes,  on constate deux longues périodes sans glaciation :

  • l’une entre – 2 milliards d’années et – 800 Ma;
  • l’autre entre – 250 Ma et – 30 Ma.

température-Terre

 

 

 

 

 

 


A voir et à lire pour aller plus loin :

  • La théorie de la Terre « boule de neige fondue » marque des points! : en 1989, le paléomagnéticien Joe Kirschvink bousculait le monde des géosciences avec sa théorie selon laquelle notre planète aurait été durant un long moment complètement recouverte de glace – Site Futura Sciences
  • Un « super effet de serre » qui perdure après l’absolue glaciation « boule de neige : des chercheurs ont modélisé le climat de « super effet de serre » qu’a dû connaître notre planète après sa période d’intense glaciation dite « boule de neige » – Site de l’Institut national des sciences de l’univers
  • L’Age de Glace 1 : sous la tempête de neige et face au feu d’un volcan, un Age de Glace inoubliable : Sid le paresseux rigolo, Manfred le mammouth ronchon, Diego l’inquiétant tigre à dents de sabre… Et un bébé d’homme perdu! Une spectaculaire histoire d’amitié.

1 - Site climat et glaciers