l y a 5 milliards d’années, la Terre n’existait pas. A la périphérie de notre galaxie, la Voie lactée, il n’y avait qu’un vaste nuage de gaz et de poussières. A l’origine de ce nuage : l’explosion d’une supernova.
Rappelons qu’une supernova est le nom que l’on donne aux derniers instants de la vie de certaines étoiles massives. L’étoile, ayant épuisé son combustible nucléaire, s’effondre sous l’effet de ses propres forces gravitationnelles. Il en résulte un nuage de poussières
Comment ce nuage de poussières a-t-il engendré la Terre ?
Ce nuage est appelé nuage moléculaire. Il est immense, plusieurs centaines d’années lumière (quelques milliards de km) de diamètre. Il est formé de débris d’étoiles ayant appartenu à un univers primitif, étoiles qui auraient explosé après avoir consumé toute leur énergie. Lors de l’explosion, les particules comprenant les éléments lourds (fer, nickel, aluminium, silicone…) qui constituaient ces étoiles ont été vaporisées à travers toute la galaxie.
Puis, sous l’effet de la force de gravité, ces particules se sont agglomérées. Pendant une dizaine de millions d’années, le nuage s’est comprimé lentement sous l’effet de sa propre gravité. Cette compression a provoqué l’accroissement de sa vitesse de rotation . L’énergie dégagée par l’apport de matière a réchauffé le centre du nuage.
Ce centre en rotation est devenu le Soleil (1,4 millions de km de diamètre) Le reste du nuage, la nébuleuse solaire, s’est étiré pour former un disque de matière. L’accrétion des particules a permis la formation d’objets plus gros : les planétésimaux (quelques mètres à quelques dizaines de mètres de diamètre). La naissance du système solaire aurait au total duré 10 à 15 millions d’années.
Grâce à quel processus des poussières se sont-elles transformées en planètes ?
En mars 2003, une expérience informelle réalisée par l’astronaute Donald Pettit dans la station spatiale internationale, a permis de comprendre ce processus. Cet astronaute observait des sachets contenant du sel en apesanteur. En apesanteur, lorsque deux cristaux de sel entrent en collision, ils génèrent une charge électrostatique (Les charges électrostatiques se forment en raison du phénomène d’électrification : ce qui se passe, en d’autres termes, lorsqu’une charge électrique est ajoutée à un corps qui est initialement non chargé, c’est-à-dire neutre, et. qui les force à s’agglomérer. Si on secoue le sac plastique contenant l’amas, il se désagrège mais dès que l’on arrête, l’amas se reforme.
Cette première phase d’existence de la Terre (amas de poussières) aurait eu lieu il y a 4,5 milliards d’années.
Lorsque un amas atteint une taille suffisante (800 mètres de diamètre), sa masse est si importante qu’il aspire la poussière présente dans le disque environnant. Pendant environ trois millions d’années, dans le système solaire interne, les amas se regroupent pour former une vingtaine de protoplanètes. Puis les protoplanètes entrent en collision et fusionnent pour donner quelques planètes dont Vénus, Mercure, Mars et la Terre.
Notre Terre se serait formée sur une période d’environ 30 millions d’années. Ce qui restait du nuage a donné la ceinture d’astéroïdes dont provient l’essentiel des météorites. Les chocs aléatoires ont conduit à la formation de corps plus gros que ceux déjà formés ou à leur désintégration.
La température de cette Terre primitive était d’environ 4700°C (chaleur due aux collisions). Cette Terre est donc formée de matière en fusion. Petit à petit, la Terre s’est refroidi, les éléments les plus légers remontant vers la surface et les plus lourds (fer) s’enfonçant pour former un noyau. La solidification du noyau interne de la Terre aurait commencé il y a 3,5 milliards d’années.
Le matériau terrestre initial est constitué de fer à plus de 85% sous forme métallique réduite, et à moins de 15% sous forme métallique oxydée (ces proportions ont été obtenues à partir de l’analyse des chondrites).
Les météorites carbonatées dites CI (carbonatées de type Ivuna) auraient une composition chimique qui se rapprocherait de celle de la nébuleuse solaire primitive. Or ce matériau était initialement très oxydé. Pour pouvoir former les planètes, il a dû être réduit. A l’origine de cette réduction : un rayonnement constitué d’hydrogène chaud. Un phénomène semblable est à l’origine de la formation des chondrites à enstatite (modèles pour la formation de la Terre), rayonnement correspondant à la phase T Tauri du Soleil (rayonnement d’étoile jeune observé pour la première fois dans la constellation du Taureau).
La Terre s’est donc refroidie jusqu’à atteindre une température de 1100°C et l’age d’ environ 50 millions d’années. Alors, elle va entrer en collision avec une autre protoplanète (de la taille de Mars). Cette collision sera telle que la Terre va « fondre ». Elle serait à l’origine de « l’éjection de la Lune ». La Lune se serait formée par agglomération des résidus de roche vaporisés lors de l’impact.
La collision a probablement modifié l’axe de rotation de la Terre, cette inclinaison est à l’origine des saisons.
L’impact qui a donné naissance à la Lune aurait aussi déterminé la différenciation de la Terre et son organisation en plusieurs couches. Les deux objets, Terre et Lune, qui sont entrés en collision avaient déjà chacun un noyau. Lors du choc les deux noyaux auraient fusionné et donné un seul noyau. A la suite de l’impact, la surface de la Terre serait restée en fusion pendant des milliers d’années, formant un « océan magmatique » d’au moins 1 000 km de profondeur.
La fusion des silicates a produit un magma appauvri en silicium. Les solides résiduels silicatés, plus denses, ont constitué le manteau inférieur. L’alliage fer/nickel liquide, encore plus dense, a migré vers le centre, transformant par réduction sur son passage une partie des silicates en silicium ainsi que de l’oxygène. Cette migration (en moins d’un million d’années) a entraîné tous les éléments ayant une forte affinité pour le fer tels que le platine, l’or, l’iridium, le tungstène…
Lors de la fusion du manteau supérieur, la quasi totalité des gaz se sont échappés, contribuant à la formation de l’atmosphère. A l’issue de cette différenciation primitive, il y a 4535 millions d’années, la Terre était donc constituée d’un noyau liquide d’environ 3400 km de diamètre, d’un manteau inférieur (1900 km d’épaisseur) et d’un manteau supérieur (océan magmatique d’environ 1000 km d’épaisseur).
Cette Terre primitive a failli disparaître à cause d’une tempête solaire. Mais son noyau, par un effet dynamo, a protégé la Terre en créant un bouclier magnétique : la magnétosphère. Sans ce noyau, la Terre ne pourrait pas conserver une atmosphère. L’atmosphère primitive contenait des gaz rares (néon, argon, krypton…), peu d’hélium, du dioxyde de carbone et de l’azote.
Europe Solidaire 