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15 mars 2013

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Comprendre l'échelle des temps géologique par rapport à une montre

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Comprendre l'échelle des temps géologique par rapport à une montre

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Evolution sur notre planete Terre : echelle par rapport a une montre (24heures)

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Les stromatolithes

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INTERVIEW. Les plus vieilles traces de vie sur Terre remontent-elles à 3,7 milliards d'années ? L'article publié le 31 août 2016 dans la revue Nature par une équipe australienne annonce une émergence rapide de la vie au moins 220 millions d'années plus tôt que ce qui était jusque-là admis. Un résultat fondé sur l'analyse des échantillons du Groenland qui laisse la communauté scientifique plutôt sceptique. Pascal Philippot, directeur de l'équipe " Géobiosphère actuelle et primitive " à l'Institut de Physique du Globe de Paris revient sur cette découverte. En 2008, il avait travaillé sur des roches similaires en provenance d'Australie.
Sciences et Avenir : L'équipe australienne se base sur l'analyse de stromatolites, des formations géologiques prélevées dans la ceinture de roches vertes d'Isua, une île située au sud-ouest du Groenland. Que sont les stromatolites et sont-elles nécessairement associées à la vie ?
Pascal Philippot : Il s'agit d'une formation calcaire qui se développe en milieu aquatique peu profond, marin ou lacustre, fruit d'une activité bactérienne. Actuellement, les stromatolites se forment dans des milieux extrêmes - des eaux ayant un taux d'acidité ou une température importantes ou encore recevant des flux très élevés d'UV. Il faut les imaginer comme un biofilm, une très mince couche bactérienne qui, en se développant, modifie leur environnement local et favorise la précipitation de fines couches de carbonate au cours du temps. A l'échelle géologique, cela peut se traduire par des dômes de calcaire de plusieurs mètres de hauteur. Aujourd'hui il y a des stromatolites en cours de formation dans des lacs andins hypersalins et d'autres rares endroits sur Terre. Leur étude a permis de confirmer l'origine biogénique de ces formations.
Est-ce bien des stromatolites que l'équipe australienne a trouvé ?
C'est là toute la question. Les stromatolites ressemblent habituellement à des structures en dômes finement laminées qui se développent sur de très grandes superficies de la taille d'un bassin par exemple. Très souvent elles préservent des témoins des micro-organismes qui les peuplaient sous forme de globules ou filament de matière organique. Or, les échantillons prélevés par l'équipe australienne proviennent d'un affleurement de roches métamorphiques de quelques mètres de large qui ont été enfouies dans le manteau terrestre au gré des mouvements tectoniques où elles ont subi des températures de plusieurs centaines de degrés avant de remonter à la surface... Ces roches métamorphiques sont très altérées et toute trace d'éventuelles matière organique a probablement été effacée.
Au final est-ce que cela remet en cause le résultat publié ?
Pour l'heure nous ne pouvons ni confirmer ni infirmer ce résultat. Sauf si l'équipe publie de nouvelles données, par exemple l'observation de la matière organique qui aurait été récupérée à proximité des échantillons présentés comme étant des stromatolites. Par ailleurs, l'idée que des traces fossiles de vie soient présentes dans les roches du Groenland est ancienne car plusieurs articles très débattus ont déjà été publiés sur le sujet. Mais, il faut savoir que les roches datant de cette époque sont rares à la surface du globe et les études qui font remonter les origines de la vie à plus de 3,5 milliards d'années - comme les 4,1 milliards d'années annoncé en 2015- suscitent des doutes.

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La roche qui ferait remonter la vie à 3,7 milliards d'années

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INTERVIEW. Les plus vieilles traces de vie sur Terre remontent-elles à 3,7 milliards d'années ? L'article publié le 31 août 2016 dans la revue Nature par une équipe australienne annonce une émergence rapide de la vie au moins 220 millions d'années plus tôt que ce qui était jusque-là admis.

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Formation de la Terre - Rappel de Physique / Chimie

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Formation de la Terre - Rappel de Physique / Chimie

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Futura Sciences

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La Terre semble bien avoir été formée à partir de corps célestes dont la composition est proche de celle de certaines météorites, les chondrites à enstatite. Mais les modèles qui s'appuient sur cette hypothèse conduisent à une énigme. Un groupe de chercheurs français du Laboratoire magmas et volcans (LMV) de l'université Blaise Pascal (à Clermont-Ferrand) pense l'avoir résolue : la composition chimique de la Terre primitive aurait été altérée par la destruction de sa croûte sous l'effet d'impacts de corps célestes.

Environ 80 % des météorites que l'on trouve sur sont des chondrites . Les autres sont des - constituées de presque pur avec du - et des achondrites , lesquelles sont proches des roches plutoniques et volcaniques. La composition chimique moyenne des chondrites est remarquablement similaire à celle de l' atmosphère du Soleil , d'où l'hypothèse que ces météorites proviennent du même à l'origine de notre et qu'elles constituent donc une machine à remonter dans le temps permettant de comprendre l'origine du Système solaire .

Au début des années 1950, le grand chimiste Harold Urey a exposé les résultats de ses travaux sur les météorites, et notamment les chondrites - qui sont particulièrement âgées puisqu'elles datent d'environ 4,56 milliards d'années, c'est-à-dire le début de la formation des planètes . Avec son élève Harmon Craig, il a classé les chondrites en fonction de leur richesse en fer et, surtout, selon leur contenu en particules de fer ou en fer oxydé lié à des .

Il s'est avéré qu'une classe particulière de chondrites, les chondrites à enstatite, était en mesure d'illuminer le mystère de l'origine de la Terre et de sa structure différenciée avec un noyau, un et une . En effet, lorsque l'on retire d'une chondrite à enstatite les particules de fer natif qu'elle contient, le résidu est chimiquement très proche des péridotites , les roches qui constituent une large part du manteau de la Terre. Mieux, le rapport entre la proportion de fer dans une chondrite à enstatite et ce résidu silicaté est également proche de celui entre le contenu en fer du de notre planète et son manteau silicaté.

La péridotite du manteau de la Terre viendrait des chondrites

Cela suggère donc fortement que la Terre est le produit de l' sous l'effet de la gravitation de petits corps célestes de composition très proche de celle d'une chondrite à enstatite. La accumulée par cette accrétion et celle dégagée par les radioactifs au tout début de l'histoire de la Terre aurait ensuite conduit à la des particules de fer, lequel aurait ensuite coulé jusqu'au centre de la Terre.

Rappelons que, pendant longtemps, les astrophysiciens et les cosmochimistes étaient divisés en deux écoles quant à l'origine des planètes. L'école anglo-saxonne voyait la formation des planètes comme une condensation rapide de zones de surdensité dans le disque protoplanétaire entourant le jeune . L'école soviétique issue des travaux d'Otto Schmidt et surtout de Viktor Safronov soutenait quant à elle que les planètes s'étaient formées à partir de petits cailloux qui, par effet boule de neige, avaient engendré des corps célestes de quelques dizaines de kilomètres environ. Ces planétésimaux sont ensuite entrés en collision, conduisant à la formation des protoplanètes.

Le programme et les observations des autres planètes dans le Système solaire de la fin des années 1960 à la fin des années 1970 ont montré que Schmidt et Safronov avaient raison et que des planètes comme et la portaient encore la trace de l'important bombardement de météorites, astéroïdes et accompagnant cette accrétion. L'origine de la Terre semblait désormais bien comprise...

Une presse multi-enclume peut explorer la physique du manteau

Toutefois, des analyses fines de la composition des chondrites à enstatite ont conduit les cosmochimistes à des énigmes. Si le matériau de base de la formation de la Terre est bien celui des chondrites à enstatite, alors pourquoi la composition chimique de sa croûte et celle de son manteau, déduite par exemple des nodules de péridotites retrouvés en surface dans des basaltes comme ceux de la Roche de Sauterre, en Auvergne, montrent-elles un appauvrissement en et un enrichissement en par rapport à ces météorites ? Pourquoi constate-t-on aussi un enrichissement en éléments lithophiles (des élément ayant des affinités pour la croûte et le manteau plutôt qu'avec le noyau) réfractaires , tels que l' ou le et un appauvrissement en éléments lithophiles volatils, tels que le ou le ?

Des chercheurs du CNRS pensent avoir enfin trouvé la clé de cette énigme comme ils l'expliquent dans un article paru dans Nature Communications . En effet, la presse multi-enclume du laboratoire Magmas et volcans (LMV) de l'université Blaise Pascal , à Clermont-Ferrand, produit des pressions entre 3 et 26 GPa avec des températures pouvant atteindre 2.000 °C. Elle permet donc de reconstituer des conditions qui règnent jusque dans le manteau supérieur de notre planète. Cet engin peut servir également à explorer la et la de la jeune Terre au tout début de l', lorsque sa croûte et son manteau nouvellement formés étaient encore soumis à un intense bombardement de corps célestes, juste avant la collision avec , la petite planète de la taille de Mars, qui aurait engendré la Lune.

Des planètes différenciées que modifie l'érosion collisionnelle

Si le fer est bien tombé rapidement au centre de la Terre, d'autres éléments sont quant à eux montés en surface pour constituer la croûte au-dessus d'un océan magmatique primitif. Les chercheurs du LMV ont donc reproduit la genèse de cette croûte en faisant fondre des chondrites à enstatite à différentes pressions. Les obtenus se sont révélés très riches en silicium et très pauvres en magnésium. Il devait donc en être de même pour la croûte primitive de la Terre par rapport à son manteau. Mais comme le bombardement était encore très violent durant les premières dizaines de millions d'années de l'histoire de la Terre, cette croûte était sans cesse détruite.

La chaleur dégagée par les impacts était importante, de sorte qu'une partie de la croûte devait se vaporiser. Une partie des éléments volatils qu'elle contenait est donc partie dans l'espace par simple évaporation tandis que certains éléments réfractaires qui, eux, ne sont gazeux qu'à très haute température, se sont rapidement condensés à nouveau. Au final, la répétition de ce processus aurait conduit aux appauvrissements et enrichissements constatés.

Ce scénario ne s'est probablement pas produit que sur Terre mais aussi sur toutes les protoplanètes suffisamment massives pour se différencier. Ces corps célestes ont effectivement existé puisque nous en trouvons certains restes sous la forme des sidérites et des achondrites. Voilà donc une clé supplémentaire pour les cosmochimistes occupés à reconstituer la cosmogonie du Système solaire.

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Une énigme de la formation de la Terre enfin résolue

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La Terre semble bien avoir été formée à partir de corps célestes dont la composition est proche de celle de certaines météorites, les chondrites à enstatite. Mais les modèles qui s'appuient sur cette hypothèse conduisent à une énigme.

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Interview - François Raulin, professeur de chimie à l'université Paris Est - Créteil 

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Interview - François Raulin, professeur de chimie à l'université Paris Est - Créteil 

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Futura Sciences

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Comment la vie est-elle apparue sur Terre ?

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Depuis Darwin et sa théorie de l'évolution, on sait que la vie s'est transformée au cours du temps et que de fait elle n'a pas toujours été semblable à ce qu'elle est. Mais où et de quoi sont nés...

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DEVOIR A FAIRE       Une animation pour mieux comprendre

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DEVOIR A FAIRE       Une animation pour mieux comprendre

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Principe d'actualisme

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Le découpage du temps par les scientifiques

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Preuves scientifiques