dimanche, 28 mai 2017

Les toutes, toutes premières fois

Comment tout (ou presque) a commencé !

Les tout premiers rayons de soleil

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Posté par fabrice
 

-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…


A voir et à lire pour aller plus loin :

Première nuit, premier jour : les tout débuts de la Terre

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Posté par fabrice
 

-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.


A voir pour mieux comprendre :


Et à lire aussi :

La toute première « gorgée » d’eau !

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Posté par fabrice
 

- 4 milliards 400 millions d’années

L’eau de l’au-delà…

 

A la naissance de la Terre, il y a 4 milliards 560 millions d’années environ, l’eau fait figure de grande absente. Il lui faudra pourtant moins de 200 millions d’années pour permettre à notre planète de prendre son tout premier bain. 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.

 

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

 

L’eau, alimentant aujourd’hui nos cours d’eau et autres océans,  fait son entrée en scène sur Terre pour la toute première fois, moins de 200 millions d’années après la naissance de notre planète.

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 (2), vient donc d’ailleurs… de l’espace.

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. Elle va remplir 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 !

 

 


Un petit grain de « sable », témoin de notre amie l’eau 

Jusqu’en 2001, les scientifiques estimaient que l’eau n’était apparue sur Terre qu’il y a 3 milliards 900 millions d’années.

Depuis, la découverte d’un grain de zircon (3), minéral du groupe des silicates, dans le nord-ouest de l’ Australie a permis d’avancer cette estimation à 4 milliards 404 millions d’années, soit peu de temps après la formation de la Terre.

En effet, la composition en oxygène de ce grain de zircon témoigne de la présence 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.
2 - La Terre gardera une couleur orangée durant près de 2 milliards d’années. Elle deviendra bleue que lorsque le taux d’oxygène dans l’atmospère sera devenu significatif, c’est à dire, il y a 2,8 milliards d’années environ.
3 – « Temps de la Terre, temps de l’homme » – Patrick De Wever – Ed. Albin Michel – 2012  


A visionner pour mieux comprendre :


Astronomie: Aux Origines de l’Eau s5e3p1 par GlobZOsiris


A voir et à lire aussi :

    • 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…

Les tout débuts de la vie

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- Aux environs de - 4 milliards d’années

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Viva la vie

Le Groeland pourrait être le berceau de la vie primitive

Le Groeland pourrait être le berceau de la vie primitive

Nous sommes à l’aube de la vie, entre -4,1 et 3.8 milliards d’années (6). 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. Il  est encore 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.

Pas un soupçon de verdure à l’horizon : que de l’eau ou des roches, 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 probablement tapi au fond des océans.

Les « fumeurs noirs »

Vers 3 milliards 800 millions d’années, après un épisode de bombardement de météorites extrêmenent virulents, c’est au tour des fonds sous-marins  de donner de la voix. Ils vont connaître une intense activité volcanique.

De très nombreuses failles sous-marines laissent pénétrer l’eau de mer. Celle-ci va s’infiltrer, grâce à ces crevasses, dans les entrailles de la Terre. Là, au contact du magma d’une température de plus de 1000 degrés et des roches en fusion, l’eau de mer plus froide provoque d’importantes perturbations chimiques. Cela va l’amener à se charger de nouveaux ingédients, avant d’être expulsée vers la surface.

Parmi ces ingrédients : les fameux acides aminés qui vont être au service de la vie.  Apparaissent donc, en toute modestie, les toutes premières briques de la vie.

Ces cheminées des fonds océaniques, sorte de geysers des profondeurs, sont baptisées les « fumeurs noirs »[1] . Leur couleur noire provient du fait qu’ils sont riches en sels de fer et de manganèse. 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 » !

 L’apparition de la vie : de nombreux scénarii  

Soyons 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.

Même la date d’apparition évolue : la vie, selon des études récentes (6), aurait fait ses premiers pas il y a 4 milliards 100 millions d’années, soit au moins 300 millions d’années plus tôt que les estimations généralement admises.

Les stromatolithes qui remontent à plus de 3,5 milliards d'années sont la trace des premières formes de vie en colonie.

Les stromatolithes, qui remontent à plus de 3,5 milliards d’années, sont la trace des premières formes de vie en colonie.

 

D’un point de vue des conditions idéales, là aussi cela évolue.  La théorie d’une vie primitive -qui aurait donné naissance à LUCA, notre ancêtre ultime-  affichant une préférence pour les zones aux climats tempérés, c’est à dire inférieur à 50°C, semble tenir la corde chez les archaeo-microbiologistes et autres généticiens.

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, selon eux, que ces processus, appelés auto-organisation , génèrent « spontanément » de la matière vivante.

Poussières de vie

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.

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Cette approche apparait bien éloignée de la vision de Monod qui considérait l’émergence de la vie 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, et sa relative 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 ».

Actualisé le 25 octobre 2015

Et si le Groenland était le berceau de la vie ? 

Il y a près de quatre milliards d’années, des volcans de boue d’Isua, situés au sud-ouest du Groenland,  auraient libéré des éléments chimiques indispensables à la formation des premières biomolécules dans un environnement plus favorable que les « fumeurs noirs » (2).

Alors que les continents n’occupaient qu’une très petite partie de la surface du globe, la croûte océanique d’Isua devait être traversée par des fluides hydrothermaux basiques, riches en carbonates et à des températures de 100 à 300°C.

Le secret d’Isua provient de la Serpentinite. La serpentinite est une roche vert sombre utilisée en décoration et joaillerie. Cette roche située notamment dans les parois des sources hydrothermales auraient permis d’atténuer les effets négatifs des fameux « fumeurs noirs ».  Car si l’hydrogène, le méthane et l’ammoniac émis par ces fumeurs sont favorables à l’émergence de la vie, ces éléments sont aussi très acides.  Et cette acidité empêche la stabilisation des acides aminés, et par voie de conséquence, la formation des molécules organiques.

Les eaux baignant les roches d’Usua n’auraient pas eu cette acidité, tout en bénéficiant de tous les ingrédients des fumeurs noirs.  Cette situation privilégiée aurait constitué un environnement favorable à la stabilisation des acides aminés. Et donc, elles auraient joué un rôle majeur dans l’apparition des toutes premières biomolécules.


 Les virus : des ennemis qui nous veulent surtout du bien

Certains scientifiques estiment que le tout premier organisme doté d’ADN était un virus.(3). Il est certain que les virus comptent parmi les plus anciennes et les plus simples formes de vie. Une vie très singulière car le virus ne peut ni vivre ni se reproduire de manière autonome et qu’il est donc dépendant de son hôte. Motif pour lequel, certains l’associent davantage à un minéral qu’à un être vivant.

Cependant, selon des études récentes(4), les virus ont joué un rôle crucial dans l’évolution de l’Homme. Au point, qu’aujourd’hui, 8 % du génome humain dérivent des rétrovirus, soit 300 millions de paires de base. Ce qui fait dire à Clément Gilbert, chercheur au CNRS / Université de Poitiers) (5) que nous sommes apparentés aux Virus.

Certes tous les virus ne sont pas bénéfiques pour l’homme, loin s’en faut. Il faut néanmoins tordre le coup à l’idée que le virus est l’ennemi public N°1. A titre d’exemple, les virus pathogènes pour nous et dans nos contrées se comptent sur les doigts des deux mains tandis que notre système digestif en héberge au bas mot 3 000 milliards, pour notre plus grand bien ! Si le rôle des virus reste encore en partie mystérieux, il est probable qu’ils interviennent dans la régulation des communautés bactériennes vivant en symbiose avec l’homme.

S’il fallait une preuve supplémentaire de la « bonne volonté » des virus, on a découvert que deux rétrovirus endogènes, qui se sont intégrés dans le génome des primates voici 40 millions d’années, jouent un rôle important dans la formation du placenta, rendant notre gestation plus douillette !


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.
2 – Selon une étude présentée en 2011 par une équipe internationale de chercheurs, conduite par le Laboratoire de Géologie de Lyon. Pour en savoir plus, lire l’article sur « 
Notre-planète.info »
3- Yves Paccalet – Le Grand roman de la vie -p. 289 - Ed. JC.Lattès.
4- Article publié par Clément Gilbert, chercheur au laboratoire Ecologie et Biologie des interactions (CNRS / université de Poitiers, publié en 2012 dans « Nature Reviews Genetics ».
5- Entretien avec Clément Gilbert par Pierre Barthélémy, publié dans Passeur de Sciences / Blog du Monde– 28 mai 2012.
6- Des atomes de graphites inclus dans des grains de zircon indiquent que la vie serait apparue au moins 300 millions d’années plus tôt que prévu, c’est à dire il y a 4 milliards 100 millions d’années. Source : Université Californie-Los Angeles – Octobre 2015


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