La formation de la planète Terre

La formation et l'évolution de la planète Terre est une histoire de détective scientifique qui a demandé beaucoup de recherches aux astronomes et aux planétologues. Comprendre le processus de formation de notre monde donne non seulement un nouvel aperçu de sa structure et de sa formation, mais il ouvre également de nouvelles fenêtres sur la création de planètes autour d'autres étoiles.

La Terre n'était pas là au début de l'univers. En fait, très peu de ce que nous voyons dans le cosmos aujourd'hui existait lorsque l'univers s'est formé il y a environ 13,8 milliards d'années. Cependant, pour arriver sur Terre, il est important de commencer au début, quand l'univers était jeune.

Tout a commencé avec seulement deux éléments: l'hydrogène et l'hélium, et une petite trace de lithium. Les premières étoiles se sont formées à partir de l'hydrogène qui existait. Une fois ce processus commencé, des générations d'étoiles sont nées dans des nuages ​​de gaz. En vieillissant, ces étoiles ont créé des éléments plus lourds dans leur cœur, des éléments tels que l'oxygène, le silicium, le fer et d'autres. Lorsque les premières générations d'étoiles sont mortes, elles ont dispersé ces éléments dans l'espace, ce qui a semé la prochaine génération d'étoiles. Autour de certaines de ces étoiles, les éléments les plus lourds ont formé des planètes.

Il y a environ cinq milliards d'années, dans un endroit parfaitement ordinaire de la galaxie, quelque chose s'est produit. Il pourrait s'agir d'une explosion de supernova poussant une grande partie de son épave d'éléments lourds dans un nuage voisin d'hydrogène gazeux et de poussière interstellaire. Ou, cela aurait pu être l'action d'une étoile qui passait remuant le nuage dans un mélange tourbillonnant. Quel que soit le coup d'envoi, il a poussé le nuage à l'action, ce qui a finalement abouti à la naissance du système solaire. Le mélange est devenu chaud et comprimé sous sa propre gravité. En son centre, un objet protostellaire s'est formé. C'était jeune, chaud et brillant, mais pas encore une étoile pleine. Autour de lui tourbillonnait un disque du même matériau, qui devenait de plus en plus chaud à mesure que la gravité et le mouvement comprenaient la poussière et les roches du nuage.

Le jeune protostar chaud s'est finalement «allumé» et a commencé à fusionner l'hydrogène et l'hélium en son cœur. Le soleil est né. Le disque chaud tourbillonnant était le berceau où la Terre et ses planètes sœurs se sont formées. Ce n'était pas la première fois qu'un tel système planétaire était formé. En fait, les astronomes peuvent voir juste ce genre de chose qui se passe ailleurs dans l'univers.

Alors que le Soleil grandissait en taille et en énergie, commençant à allumer ses feux nucléaires, le disque chaud se refroidissait lentement. Cela a pris des millions d'années. Pendant ce temps, les composants du disque ont commencé à geler en petits grains de poussière. Le fer métallique et les composés de silicium, de magnésium, d'aluminium et d'oxygène sont sortis les premiers dans ce décor de feu. Leurs morceaux sont conservés dans des météorites chondrites, qui sont des matériaux anciens de la nébuleuse solaire. Lentement, ces grains se sont installés ensemble et se sont rassemblés en touffes, puis en morceaux, puis en rochers, et enfin en des corps appelés planétésimaux suffisamment grands pour exercer leur propre gravité.

Au fil du temps, les planétésimaux sont entrés en collision avec d'autres corps et ont grossi. Comme ils l'ont fait, l'énergie de chaque collision était énorme. Au moment où ils ont atteint une centaine de kilomètres, les collisions planétésimales étaient suffisamment énergétiques pour fondre et vaporiser une grande partie du matériel impliqué. Les roches, le fer et les autres métaux de ces mondes en collision se sont classés en couches. Le fer dense s'est installé au centre et la roche plus légère s'est séparée en un manteau autour du fer, dans une miniature de la Terre et des autres planètes intérieures aujourd'hui. Les scientifiques planétaires appellent ce processus de décantation différenciation. Cela ne s'est pas produit uniquement avec les planètes, mais s'est également produit dans les plus grandes lunes etles plus gros astéroïdes. Les météorites de fer qui plongent de temps en temps sur Terre proviennent de collisions entre ces astéroïdes dans un passé lointain.

À un moment donné durant cette période, le Soleil s'est enflammé. Bien que le Soleil ne soit que les deux tiers aussi brillant qu'aujourd'hui, le processus d'allumage (le soi-disant phase T-Tauri) était suffisamment énergique pour emporter la majeure partie de la partie gazeuse disque protoplanétaire. Les morceaux, les rochers et les planétésimaux laissés derrière ont continué à se rassembler en une poignée de grands corps stables sur des orbites bien espacées. La Terre était le troisième d'entre eux, en comptant vers l'extérieur du Soleil. Le processus d'accumulation et de collision a été violent et spectaculaire car les petits morceaux ont laissé d'énormes cratères sur les plus gros. Les études des autres planètes montrent ces impacts et les preuves sont forte qu'ils ont contribué à des conditions catastrophiques sur la Terre infantile.

À un moment donné au début de ce processus, un très grand planétésimal a frappé la Terre d'un coup décentré et a projeté une grande partie du manteau rocheux de la jeune Terre dans l'espace. La planète en a récupéré la majeure partie après une certaine période de temps, mais une partie de celle-ci s'est accumulée dans une seconde Terre planétésimale. On pense que ces restes faisaient partie de l'histoire de la formation de la Lune.

Les roches les plus anciennes encore en vie sur Terre ont été déposées environ cinq cent millions d'années après la formation de la planète. Elle et d'autres planètes ont souffert de ce qu'on a appelé le "bombardement lourd tardif" des derniers planétésimaux errants il y a environ quatre milliards d'années). Les roches anciennes ont été datées par le méthode au plomb et à l'uranium et semblent avoir environ 4,03 milliards d'années. Leur contenu minéral et leurs gaz intégrés montrent qu'il y avait des volcans, des continents, des chaînes de montagnes, des océans et des plaques crustales sur Terre à cette époque.

Certaines roches légèrement plus jeunes (environ 3,8 milliards d'années) montrent des preuves alléchantes de la vie sur la jeune planète. Tandis que le éons qui ont suivi étaient pleins d'histoires étranges et de changements profonds, au moment où la première vie est apparue, La structure de la Terre était bien formée et seule son atmosphère primordiale était modifiée au début de la vie. Le décor était planté pour la formation et la propagation de minuscules microbes à travers la planète. Leur évolution a finalement abouti au monde porteur de vie moderne encore rempli de montagnes, d'océans et de volcans que nous connaissons aujourd'hui. C'est un monde en constante évolution, avec des régions où les continents se séparent et d'autres endroits où de nouvelles terres se forment. Ces actions affectent non seulement la planète, mais la vie sur elle.

Les preuves de l'histoire de la formation et de l'évolution de la Terre sont le résultat de la collecte de preuves patientes à partir de météorites et d'études de la géologie des autres planètes. Il provient également d'analyses de très grands corps de données géochimiques, d'études astronomiques de régions formant des planètes autour d'autres étoiles, et des décennies de discussions sérieuses entre astronomes, géologues, planétologues, chimistes et biologistes. L'histoire de la Terre est l'une des histoires scientifiques les plus fascinantes et les plus complexes, avec beaucoup de preuves et de compréhension pour la soutenir.

Mis à jour et réécrit par Carolyn Collins Petersen.