Histoire de la Terre

L'histoire de la Terre couvre approximativement 4,6 milliards d'années (4 567 000 000 années), depuis la formation de la Terre à partir de la nébuleuse solaire jusqu'à maintenant.

L'âge de l'Univers est estimé à approximativement 13.7 milliards d'années. La principale théorie sur la formation de l'Univers est le Big Bang: L'Univers était un point de haute énergie qui est brutalement entré en expansion, se refroidissant. En ralentissant (refroidissement) une partie de cette énergie est devenue de la matière sous forme d'atome de deutérium (hydrogène lourd : H), d'hélium 4 et de lithium 7 : c'est la nucléosynthèse primordiale. Des nuages de gaz d'hydrogène se sont concentrés sous l'impulsion de la gravitation, prenant la forme de galaxies et de soleils. Lorsqu'une sphère de gaz atteint une certaine densité, une réaction de fusion nucléaire devient possible, fusionnant deux atomes d'hydrogène pour former de l'hélium. Lorsque le soleil devient plus âgé et que la quantité d'hélium produit augmente, la fusion nucléaire produit des atomes plus lourds : carbone, oxygène, etc. Arrivé à un certain âge, un soleil peut s'effondrer sur lui-même puis exploser en une supernova expulsant la matière qu'il a produite.

Cette matière est à l'origine de la nébuleuse solaire, un nuage de gaz (ou disque d'accrétion) à partir duquel le système solaire s'est formé. Ce dernier était alors un large nuage en rotation, constitué de poussière, de roche et de gaz. Une théorie suggère qu'il y a environ 4,6 milliards d'années, une étoile proche a été détruite dans une supernova et l'explosion a envoyé une onde de choc à travers la nébuleuse solaire, lui faisant gagner un moment angulaire. Au fur et à mesure que le nuage accélérait sa rotation, la gravité et l'inertie l'ont aplati en un disque protoplanétaire orienté perpendiculairement par rapport à son axe de rotation.

L'essentiel de la masse se concentre alors au centre et commence à s'échauffer, mais de petites perturbations dues aux collisions et au moment angulaire d'autres larges débris créent les conditions pour que des protoplanètes puissent commencer à se former. La chute de matériaux, l'augmentation de la vitesse de rotation et la compression liée à la gravité créent une énorme quantité d'énergie cinétique au centre. L'incapacité à transférer cette énergie suffisamment rapidement à l'extérieur occasionne une montée progressive de la température au centre du disque. Finalement, la fusion nucléaire de l'hydrogène avec l'hélium commence, et après contraction, une étoile T Tauri devient notre jeune Soleil. Pendant ce temps, alors que la gravité pousse la matière à se condenser autour des objets précédemment perturbés, les particules de poussière et le reste du disque protoplanétaire commencent à se séparer en anneaux. Des fragments de plus en plus gros entrent en collision les uns avec les autres et deviennent de plus gros objets, ultimement destinés à devenir des protoplanètes. Ceux-ci incluent un groupement situé approximativement à 150 millions de kilomètres du centre : la Terre. Le vent solaire de la nouvelle étoile T Tauri nettoie la plus grande partie du gaz et des poussières du disque, qui ne s'étaient pas déjà condensés en de plus gros corps.

L'origine de la Lune est toujours incertaine, bien que de nombreux indices accréditent la thèse de la grande collision. La Terre pourrait ne pas avoir été la seule planète à s'être formée à 150 millions de kilomètres du Soleil. Une hypothèse indique qu'un autre amas se serait formé à 150 millions de kilomètres du Soleil et de la Terre, à leur quatrième ou cinquième point de Lagrange. Cette planète, nommée Théia, aurait été plus petite que la Terre actuelle, probablement à peu près de la taille et de la masse de Mars. Son orbite aurait pu être stable dans un premier temps, mais s'être déstabilisé au fur et à mesure que la Terre augmentait sa masse par l'accumulation de matériau.

Théia oscille par rapport à la Terre jusqu'à approximativement 4,533 milliard d'années, date à laquelle elle entre en collision selon un angle oblique faible. L'angle et la vitesse ne sont pas suffisants pour détruire la Terre, mais une large portion de la croûte est éjectée. Des éléments plus lourds de Théia s'enfoncent au cœur de la Terre, pendant que les matériaux et éjections restantes se condensent en un seul corps en quelques semaines. Sous l'influence de sa propre gravité, celui-ci devient un corps plus sphérique : la Lune. À cette époque, la Lune orbite plus lentement et à une distance 15 fois moindre qu'aujourd'hui. On avance également la théorie que l'impact aurait changé l'axe de la Terre pour produire la large inclinaison de l'axe de 23,5° qui est responsable des saisons sur la Terre — le modèle idéal de l'origine des planètes considère qu'elles auraient des inclinaisons d'axe de 0°, donc sans saison reconnaissable. L'impact pourrait aussi avoir accéléré la rotation de la Terre en lui donnant un temps de rotation de 6 heures, et initié la tectonique des plaques de la planète.

La jeune Terre, durant l'éon hadéen, était très différente du monde tel que nous le connaissons aujourd'hui. Il n'y avait pas d'océan et pas d'oxygène dans l'atmosphère. Elle était bombardée par des planétoïdes et des matériaux issus de la formation du système solaire. Ce bombardement, combiné à la chaleur des transformations radioactives, à la chaleur résiduelle et à celle due à la pression de contraction, placent la planète entière en état de fusion. Les éléments les plus lourds s'enfoncent au centre pendant que les plus légers montent à la surface, formant les différentes enveloppes de la Terre (voir « Structure interne de la Terre ») et produisant ainsi de la chaleur supplémentaire.

L'atmosphère de la Terre à ses débuts aurait été composée de matériaux environnants de la nébuleuse solaire, particulièrement des gaz légers tels que l'hydrogène et l'hélium, mais le vent solaire et la chaleur de la Terre auraient dispersé cette atmosphère. Une nouvelle atmosphère terrestre est créée à partir du dégazage du magma. Ces gaz provenant des roches terrestres en fusion étaient principalement de l'azote, du dioxyde de carbone, de l'ammoniac, du méthane, de la vapeur d'eau et de plus petites quantités d'autres gaz.

La terre se refroidit et la croûte terrestre se forme autour de germes à la surface. Des zones entrent à nouveau en fusion à l'occasion de larges impacts, qui interviennent à des intervalles de quelques dizaines ou centaines d'années, et seraient à l'origine de différentiations partielles. De 4 à 3,8 milliards d'années avant notre ère, la Terre connaît une période de grand bombardement tardif, comme la Lune et les autres corps du système solaire. Cette phase est probablement due au réarrangement du système solaire externe.

La planète continue à se refroidir, et les pluies conduisent à la formation des océans il y a 4,2 milliards d'années.

Les origines de la vie, dont on pense qu'elles remontent à environ 3,5 à 3,8 milliards d'années, demeurent incertaines. Il existe trois principales hypothèses expliquant l'origine des premières molécules organiques :

• La condensation sur surfaces minérales.
• Les sources hydrothermales au fond des océans.
• L'origine extraterrestre primitive, appelée "exogenèse" (qui ne fait que repousser l'origine ailleurs mais n'en explique pas les mécanismes).

Dans les 2 premières hypothèses, la Terre offre alors des conditions prébiotiques favorables (probablement eau, ammoniac, méthane et hydrogène...) à la création de molécules organiques simples (urée, formaldéhyde, acide cyanhydrique, acides aminés...). Ces briques du vivant évoluent ensuite en protocellules isolées dans des membranes et dont l'ARN (acide ribonucléique) est capable de réplication. L'ADN remplace ensuite l'ARN dans le rôle de support du génome et c'est l'apparition de l'organisation actuelle du vivant.