mardi, 17 octobre 2017

Les toutes, toutes premières fois

Comment tout (ou presque) a commencé !

Les tout premiers bruissements de feuilles

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Posté par fabrice
 

- 385 millions d’années

L’arbre qui cache la forêt

 

Vous entendez ce léger sifflement ponctué de frottements plus rauques. C’est la première mélodie du vent qui joue avec les feuilles du premier arbre dignes de ce nom. Son nom justement : l’arbre de Gilboa. Déployant son « panache vert »,  il y a 385 millions d’années, c’est le plus vieux fossile d’arbre connu.

wattieza, arbre primitif - Reconstitution
wattieza, arbre primitif Reconstitution

Cet arbre primitif a l’allure des fougères arborescentes actuelles, on est donc loin des feuilles de chêne. D’une hauteur d’une dizaine de mètres, sa cîme est couronnée de branches ressemblant à l’arbre du voyageur. La photosynthèse, une technique performante, ne fonctionne que sur les extrémités de ses branches.

A peu près à la même époque, prend racine une autre variété plus connue, l’Archaeopteris, appelé aussi « Fougère arbre », à mi-chemin entre la fougère et le sapin. Plus avancé que l’arbre de Gilboa, l’Archaeopteris disposent de racines et de branches plus développés.

 

Le roi de la forêt

Il va dominer à la fois en nombre mais surtout en hauteur, les toutes premières forêts de la Terre. Il atteindra jusqu’à 30 voire 40 mètres de hauteur pour un mètre de diamètre. En comparaison, quelques dizaines de millions d’années plus tôt (vers –400 millions), la végétation était au raz des pâquerettes ne dépassant guère la vingtaine de centimètres.

Aucun doute, dans la période des 370 millions d’années, l’Archaeopteris sera le seigneur des premières forêts, avec un taux d’occupation de 90 %. Celles-ci se développent dans les zones humides et notamment dans les régions équatoriales de l’Arctique canadien d’aujourd’hui où se produisent de grandes crues inondant tout le continent nord-américain.

Reconstitution d'une forêt il y a 350 millions d'années
Reconstitution d’une forêt, il y a 350 millions d’années

L’hégémonie de l’Archaeopteris ne durant qu’un temps, 25 millions d’années. Durant son règne sans partage, il aura bouleversé l’atmosphère de la planète, en favorisant l’oxygène au « mépris » du C02. Peut-être trop, car ce dernier va tomber à un taux si bas qu’il ne pourra plus servir de « couette norvégienne » à la planète. Il s’en suivra une période de glaciation, une de plus, – voir encart ci-dessous sur les premières plantes-  qui sera fatale à notre roi des forêts.

Mais tout n’est pas si noir. Car avec ce géant vert qu’est l’arbre, vent et Soleil vont disposer d’un compagnon de jeux fantasque. Jeu musical et jeu d’ombres vivantes, jusqu’ici inconnues, pour la plus grande joie des futurs amoureux de la nature.

Profitant de cette nouvelle donne favorable, taux d’oxygène en augmentation et nouveau combustible que sont les arbres, un nouveau joueur intervient, le feu qui, à l’aide de la foudre va allumer les premiers incendies de forêt.

 

 


Les plantes savent souffler le chaud et froid !

Si  les plantes savent donner des couleurs à la Terre, du goût à la vie et nous bercer par le bruit du vent dans leur feuillage,  elles peuvent aussi souffler le chaud et le froid !

Il y a 460 millions d’années, selon une étude conduite par Tim Lenton, géologue à l’université d’Exeter en Grande-Bretagne(*),  le développement des toutes premières plantes terrestres aurait déclenché une des  glaciations majeures que la Terre ait connue.

A l’époque de l’Ordovicien, période située entre -488 millions et -444 millions d’années, la température de la Terre était supérieure de 5° environ à celle d’aujourd’hui. Curieusement, cette température a chuté très sensiblement durant une dizaine de millions d’années, sans que l’on en comprenne vraiment la raison. Une partie importante du supercontinent Gondwana, qui à l’époque occupait une grande partie de l’hémisphère sud, se couvre alors de glace.

Selon les chercheurs, les fautifs sont les premières plantes terrestres, ancêtres des mousses qui, en se développant, ont provoqué un double processus  modifiant le cycle du carbone et par voie de conséquence le climat.

D’un part, les plantes, en secrétant des acides, ont provoqué une altération chimique des roches, comme le granite et le basalte. Cela a favorisé le pompage du CO2 atmosphérique et donc a conduit à une diminution sensible de l’effet de serre. 

D’autre part, les plantes auraient extrait le phosphore et le fer des roches qui se seraient retrouvés in fine dans l’océan. Le plancton se serait alors littéralement « goinfré » de cet apport nutritif inespéré avec comme effet, une croissance effrénée.

Hélas, le bonheur des uns fait souvent le malheur des autres. Le plancton, qui stocke en mourant le carbone dans les fonds marins, sous forme de roche, d’où il restera prisonnier, va indirectement  bouleverser l’atmosphère. Doublement atteinte, comme on vient de le voir, l’atmosphère va donc connaître une chute de la concentration de CO2 de 8.4 fois. Ce qui correspond au seuil critique pour enclencher une glaciation.

Morale de l’histoire : hier comme aujourd’hui, les plantes jouent un rôle majeur dans la régulation climatique.   

* Etude publiée le 1er février 2012 par la revue Nature Geoscience

Mis à jour le 3 mars 2012

 

A visionner pour mieux comprendre :

http://youtu.be/klVSVNiCtcs


A voir et à lire pour aller plus loin :

  • Le plus vieil arbre fossile du monde vient de parler : Site : Futura-Sciences
  • Encyclopédie des arbres Plus de 1 890 espèces et variétés d’arbres du monde entier – arbres des forêts, des campagnes, des jardins, des vergers… – font de ce livre le plus complet et le plus abondamment illustré sur le sujet, source de découvertes passionnantes.
  • Rencontre avec des arbres remarquables Historien, auteur d’ouvrages qui ont fait date, Thomas Pakenham est aussi propriétaire terrien. Sur son domaine irlandais poussent plus de deux cents variétés d’arbres et il est président de The Irish Tree Society. C’est un arboriculteur passionné. Il nous parle ici de soixante arbres remarquables,…

Premières traces significatives d’oxygène

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Posté par fabrice
 

- 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.

La toute première glaciation

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Posté par fabrice
 

- 2 milliards 300 millions d’années

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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