Les cosmologistes sont à la recherche des premières étoiles et les géologuesgéologues de plus vieilles roches terrestres. Ces deux quêtes sont indispensables pour préciser notre compréhension des étapes ayant mené du Big Bang au vivant. Mais si le cosmos observable s'est en quelque sorte «  arrangé » pour nous conserver la lumièrelumière de ces premières étoilesétoiles, c'est très loin d'être le cas pour les premières roches terrestres.

Plus en remonte dans la passé au-delà de 3,5 milliards d'années, plus les archives géologiques se font rares, car elles ont été presque totalement effacées par les turbulencesturbulences de la tectonique des plaques et ses cycles de Wilson. On peine à déchiffrer celles qui restent du début de l'Archéen, l'ère géologique qui a commencé il y a 4 milliards d'années pour finir il y a 2,5 milliards d'années. Pour l'histoire géologique qui s'étend au-delà de -4 milliards d'années, l'Hadéen (du nom du dieu des enfers Hadès), c'est encore pire et, croit-on, pour de bonnes raisons. En effet, elle aurait été marquée par un bombardement météoritique intense entretenant longtemps un océan de magma.

De telles conditions auraient bien sûr été impropres à la vie et surtout à la conservation de roches de cette époque. Même en imaginant un début de croûte terrestrecroûte terrestre avec une tectonique des plaquestectonique des plaques extrêmement active, due à des courants de convectionconvection puissants à l'intérieur de la jeune TerreTerre chauffée par la désintégration importante d'éléments radioactifs (et aussi en raison de la chaleurchaleur apportée par l'accrétionaccrétion de la planète), le bombardement météoritique encore intense de cette époque, et la tectonique elle-même, auraient effacé presque toutes les traces des premières roches.

Toutefois, on trouve depuis un certain temps déjà des indices qui nous laissent penser que la Terre est devenue clémente, et peut-être suffisamment pour permettre l'apparition de l'eau liquideliquide en grande quantité et même la vie, quelques centaines de millions d'années avant la fin de l'Hadéen. Comme l'illustre un article publié dans la revue Pnas par des chercheurs états-uniens menés par des membres de l'université de Chicago, l'étude des zirconszircons donnerait toute autre perspective sur l'Hadéen.

Une croûte continentale au milieu de l'Hadéen ?

Pour le comprendre, commençons par rappeler que le zircon est un minéralminéral du groupe des silicatessilicates, plus précisément des nésosilicatesnésosilicates, et sa formule chimique est ZrSiO₄. Possédant une exceptionnelle résistancerésistance à toute modification de leur composition chimique, les zircons apparaissent comme l'un des produits précoces de la cristallisation primaire des roches magmatiquesroches magmatiques, comme le granitegranite, et des roches alcalinesalcalines telles la pegmatitepegmatite ou la syénitesyénite. On les trouve dans les sédimentssédiments sous forme de zircons détritiques, c'est-à-dire des grains transportés et charriés par l'érosion. Ce sont de fidèles enregistreurs des conditions qui régnaient lors de leur formation. Non seulement il traverse de grandes périodes de temps sans être altéré mais surtout, il conserve intacte la quantité d'isotopesisotopes qu'il contenait lors de sa formation, avec bien sûr les produits de désintégrations radioactives. En bonus, on peut dater leur formation. Claude Allègre n'a pas hésité à parler dans un de ses livres de la mémoire de la Terre comme étant celle des zircons.

Une vue de la région du Nuvvuagittuq où les zircons ont été trouvés. © Elizabeth Bell

Les géochimistes états-uniens ont utilisé un nouvel instrument tout récemment mis en service, le CHicago Instrument for LaserLaser Ionization (CHILI) pour détecter des isotopes du strontiumstrontium, et surtout mesurer leurs abondances (avec également des isotopes de rubidiumrubidium), dans des zircons présents dans des roches canadiennes datant de l'Hadéen et trouvées dans le célèbre Nuvvuagittuq. On pense avoir trouvé dans cette province du Québec, peut-être, les plus vieilles roches connues à ce jour ainsi que les plus anciennes traces de l'existence de la Vie.

Les abondances de strontium mesurées permettent de remonter à la quantité de silicesilice présente dans les roches ignées où ces zircons se sont formés. Selon les chercheurs, elles suggèrent l'existence plus précoce que prévu d'une croûte continentalecroûte continentale, seulement 350 millions d'années après la naissance du Système solaireSystème solaire.

Or, l'existence d'une croûte, via sa composition, affecte directement celle de l'atmosphèreatmosphère, de l'eau de mer et finalement influe sur les nutrimentsnutriments disponibles pour toute forme de vie naissante. En outre, cela pourrait indiquer indirectement que le taux de bombardement météoritique avait baissé plus tôt que prévu, permettant la formation et la survie de la croûte continentale.

Si tel était bien le cas, la Terre était devenue accueillante plus tôt que prévu...

La vie sur Terre était peut-être inévitable

Article de Jean-Luc GoudetJean-Luc Goudet publié le 19/11/2006

C'est la Terre elle-même qui a engendré la vie, par excès d'énergieénergie, aussi sûrement que l'orageorage produit des éclairséclairs. C'est l'hypothèse avancée par deux scientifiques américains, l'un biologiste et l'autre physicienphysicien.

Sur une jeune Terre bombardée de météoritesmétéorites et dans un environnement bien différent du nôtre, de fragiles moléculesmolécules se sont assemblées pour former des êtres vivants. Cette transformation reste toujours un mystère et beaucoup pensent que nous avons eu une chance énorme. « Pas du tout, expliquent en substance Harold Morowitz, biologiste à l'université de Fairfax (Virginie) et Eric Smith, physicien à l'institut de Santa Fe (Nouveau-Mexique). La vie est une conséquence inéluctable des conditions géologiques qui régnaient alors et en particulier de l'accumulation d'énergie. » D'après eux, la vie « a jailli de cet environnement de la même manière que la foudrefoudre décharge leur charge électrique les nuagesnuages d'orage ».

Pour étayer leur thèse, les deux chercheurs expliquent eux-mêmes... qu'ils n'ont pas d'arguments décisifs. Mais ils avancent un scénario dont les phénomènes géologiques et chimiques forment la trame. Tout d'abord, les éruptions volcaniqueséruptions volcaniques dispersent dans l'environnement des polyphosphates. Ces molécules auraient été abondantes dans l'atmosphère primordiales alors qu'elles en sont absentes aujourd'hui. En revanche, elles subsistent au sein de tous les êtres vivants où elles jouent un rôle de vecteurs d'énergie dans les cellules.

Ajoutez des réactions chimiquesréactions chimiques entre l'eau de mer et le ferfer qui y était dissout et voilà l'atmosphère qui s'enrichit en hydrogènehydrogène, rare aujourd'hui mais pas à l'époque. Les volcansvolcans, encore eux, propulsent d'énormes quantités de gaz carboniquegaz carbonique, lequel ne manque pas de réagir avec l'hydrogène pour former des molécules organiques complexes.

Plus stable avec la vie que sans

Horowitz et Smith imaginent même un cycle de Krebscycle de Krebs à l'envers à l'échelle de la planète. Le cycle de Krebs, ou du citratecitrate, tourne sans interruption dans chacune de nos cellules et plus précisément dans leurs mitochondriesmitochondries pour récupérer de l'énergie des molécules organiques, par exemples celles que nous mangeons, transformées en gaz carbonique. Dans la jeune Terre, chaude et pleine d'énergies en tout genre, il aurait tourné dans l'autre sens : de l'énergie plus du gaz carbonique auraient conduit à la formation de molécules organiques.

Commentant ces idées dans la revue Nature, Michael Russel (California Institute of Technology, Pasadena) les trouvent « instructives et sources d'inspiration » et explique que la vie est un système chimique qui canalise et dissipe de l'énergie chimique.

Avec cette vision, on peut imaginer que la vie telle que nous la connaissons doit apparaître sur toute planète semblable à la nôtre, pour peu qu'il y ait de l'eau liquide et quelques ingrédients banals. Et que survienne une catastrophe épouvantable, que nous appelons extinction de masseextinction de masse, et la vie repart de plus belle. Car, concluent les deux chercheurs : « la Terre est plus stable avec la vie que sans ».