Contrairement aux idées reçues, l'atmosphère et les océans n'ont pu se former à partir des vapeurs émises lors d'un volcanisme intense à l'aube de notre planète. Pour Francis Albarède du Laboratoire des sciences de la Terre (CNRS / ENS Lyon / Université Claude Bernard), l'eau ne fait pas partie de l'inventaire initial de la Terre mais provient de l'agitation entretenue dans le Système Solaire externe par les planètes géantes. Des astéroïdes couverts de glace sont ainsi parvenus sur Terre une centaine de millions d'années après la naissance des planètes. L'eau serait donc extraterrestre, tardive, et sa présence aurait facilité la tectonique des plaques avant même l'apparition de la vie. Les conclusions de l'étude menée par Francis Albarède font l'objet d'un article publié le 29 octobre dans la revue Nature.
Les agences spatiales l'ont bien compris, qui parle de vie parle d'eau. Il y a 4,5 milliards d'années, la Terre a reçu en héritage suffisamment d'eau pour que des océans se forment et que la vie trouve les niches favorables dans les mers et sur les continents nés de la tectonique des plaques. En regard, la Lune et Mercure sont des déserts secs et mortellement froids, Mars s'est asséchée très vite et la surface de Venus est un enfer brûlant.
D'après nos livres, l'océan et l'atmosphère se sont formés à partir des gaz volcaniques et l'intérieur de la Terre est la source des éléments volatils. Or, les roches du manteau sont pauvres en eau (les géochimistes évaluent sa concentration à deux centièmes de pourcent). Il en est de même sur les planètes sœurs de la Terre (Vénus et Mars). Principale raison avancée par Francis Albarède, lors de la formation du Système Solaire, la température ne serait jamais descendue suffisamment bas entre le Soleil et l'orbite de Jupiter pour que les éléments volatils puissent se condenser avec le matériau planétaire. L'arrivée de l'eau sur Terre correspondrait donc à un épisode tardif de l'accrétion planétaire.
Il est admis que les planètes terrestres se forment en quelques millions d'années par agglomération d'astéroïdes (de taille kilométrique) puis de proto-planètes (de la taille de Mars). L'arrivée du dernier de ces gros objets correspond à l'impact lunaire 30 millions d'années après la formation du Système Solaire. Dans un premier temps, ce remue-ménage se fait entre objets planétaires localisés en deçà de la ligne de neige, c'est-à-dire entre le Soleil et la ceinture des astéroïdes. Cet espace balayé par les vents électromagnétiques du jeune Soleil est alors trop chaud pour que l'eau et les éléments volatils s'y condensent.
La livraison majeure des éléments volatils sur notre planète correspondrait à un phénomène qui s'est déroulé quelques dizaines de millions d'années après l'impact lunaire : il s'agit du grand nettoyage du Système Solaire externe initiées par les planètes géantes. Du fait de leur très forte gravité, celles-ci envoient dans toutes les directions, y compris la nôtre, les derniers gravats planétaires couverts de glace. Pénétrant dans le manteau par la surface, l'eau aurait alors ramolli la Terre et réduit la tension à laquelle les matériaux se brisent. La tectonique des plaques débute alors, et avec elle, l'émergence des continents, conditions probablement nécessaires à l'apparition de la vie. Mars s'est asséchée avant que l'eau n'arrive à pénétrer en profondeur et, en ce qui concerne Vénus, personne ne sait quelles étaient les conditions avant le violent remodelage de sa surface, il y a 800 millions d'années, par un volcanisme intense.
À l'heure où l'on commence à explorer sérieusement l'habitabilité des planètes extra-terrestres, comprendre ce qui a fait de la Terre le seul havre qui abrite la vie est une question primordiale.
Tentative de reconstruction chronologique de l'accrétion de la Terre (1)
Note:
(1) Les éléments indiqués en brun (U symbolise l'uranium, Pb le plomb, Hf l'hafnium, W le tungstène, I l'iode et Xe le xenon) sont utilisés pour dater précisément les événements. Une première phase (T Tauri phase) correspond à un épisode de fortes radiations électromagnétiques qui a interrompu l'accrétion des matériaux planétaires. Puis, l'arrivée de matière planétaire a permis l'accrétion de protoplanètes. Collisions après collisions, les planètes se sont ainsi formées avec leurs masses actuelles ; la dernière collision a donné naissance à la Terre et à la Lune (30 millions d'années après la formation du Système Solaire). Le chronomètre Hf-W date la séparation métal-silicate, c'est-à-dire la séparation noyau-manteau. Un apport tardif et lointain (au-delà de 2,5 unités astronomiques) d'astéroïdes chondritique, entre 80 et 130 millions d'années après la formation du Système solaire, aurait notamment véhiculé des matériaux contenant de l'eau et des éléments volatils à partir desquels se seraient formés les océans.
