La planète Terre n’a pas de certificat de naissance pour enregistrer sa formation, ce qui signifie que les scientifiques ont passé des centaines d’années à lutter pour déterminer l’âge de la planète. Alors, quel âge a la Terre au juste ?
En datant les roches de la croûte terrestre en constante évolution, ainsi que les roches des voisins de la Terre, comme la lune et les météorites en visite, les scientifiques ont calculé que la Terre a 4,54 milliards d’années, avec une marge d’erreur de 50 millions d’années.
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Quel âge ont vos roches ?
Les scientifiques ont fait plusieurs tentatives pour dater la planète au cours des 400 dernières années. Ils ont tenté de prédire l’âge en fonction de l’évolution du niveau des mers, du temps qu’il a fallu à la Terre ou au soleil pour se refroidir jusqu’aux températures actuelles, et de la salinité de l’océan. Au fur et à mesure que la technologie de datation progressait, ces méthodes se sont avérées peu fiables ; par exemple, il a été démontré que la montée et la descente de l’océan étaient un processus en constante évolution plutôt qu’un déclin progressif.
Et dans un autre effort pour calculer l’âge de la planète, les scientifiques se sont tournés vers les roches qui recouvrent sa surface. Cependant, comme la tectonique des plaques modifie et remanie constamment la croûte, les premières roches ont depuis longtemps été recyclées, fondues et reformées en de nouveaux affleurements.
Les scientifiques doivent également lutter contre un problème appelé la grande discordance, c’est-à-dire lorsque des couches sédimentaires de roche semblent manquer (au Grand Canyon, par exemple, il y a 1,2 milliard d’années de roche introuvable). Il existe de multiples explications à cette non-comformité ; début 2019, une étude a suggéré qu’une période glaciaire mondiale a fait que les glaciers ont broyé la roche, ce qui l’a désintégrée. La tectonique des plaques a ensuite rejeté la roche broyée à l’intérieur de la Terre, éliminant les anciennes preuves et les transformant en nouvelle roche.
Au début du XXe siècle, les scientifiques ont affiné le processus de datation radiométrique. Des recherches antérieures avaient montré que les isotopes de certains éléments radioactifs se décomposent en d’autres éléments à un rythme prévisible. En examinant les éléments existants, les scientifiques peuvent calculer la quantité initiale d’un élément radioactif, et donc le temps qu’il a fallu aux éléments pour se désintégrer, ce qui leur permet de déterminer l’âge de la roche.
Les plus vieilles roches de la Terre trouvées à ce jour sont les gneiss d’Acasta, dans le nord-ouest du Canada, près du Grand Lac des Esclaves, qui ont 4,03 milliards d’années. Mais on trouve des roches plus anciennes que 3,5 milliards d’années sur tous les continents. Le Groenland s’enorgueillit des roches supracrustales d’Isua (3,7 à 3,8 milliards d’années), tandis que les roches du Swaziland ont 3,4 à 3,5 milliards d’années. Les échantillons de l’Australie occidentale ont entre 3,4 et 3,6 milliards d’années.
Des groupes de recherche australiens ont découvert les plus anciens grains minéraux de la Terre. Ces minuscules cristaux de silicate de zirconium ont des âges qui atteignent 4,3 milliards d’années, ce qui en fait les matériaux les plus anciens trouvés sur Terre jusqu’à présent. Leurs roches mères n’ont pas encore été trouvées.
Les roches et les zircons fixent une limite inférieure à l’âge de la Terre de 4,3 milliards d’années, car la planète elle-même doit être plus ancienne que tout ce qui se trouve à sa surface.
La date à laquelle la vie est apparue fait encore l’objet de débats, notamment parce que certains fossiles précoces peuvent apparaître sous forme de roches naturelles. Certaines des plus anciennes formes de vie ont été découvertes en Australie occidentale, comme l’annonce une étude de 2018 ; les chercheurs ont trouvé de minuscules filaments dans des roches vieilles de 3,4 milliards d’années qui pourraient être des fossiles. D’autres études suggèrent que la vie est apparue encore plus tôt. Des tubes d’hématite dans une roche volcanique au Québec pourraient avoir inclus des microbes entre 3,77 et 4,29 milliards d’années. Des chercheurs qui se sont penchés sur des roches du sud-ouest du Groenland ont également vu des structures coniques qui pourraient avoir entouré des colonies microbiennes il y a quelque 3,7 milliards d’années.
Meet the neighbors
Dans un effort pour affiner l’âge de la Terre, les scientifiques ont commencé à regarder vers l’extérieur. La matière qui a formé le système solaire était un nuage de poussière et de gaz qui entourait le jeune soleil. Les interactions gravitationnelles ont coalescé cette matière pour former les planètes et les lunes à peu près au même moment. En étudiant les autres corps du système solaire, les scientifiques sont en mesure d’en savoir plus sur l’histoire primitive de la planète.
Le corps le plus proche de la Terre, la lune, ne connaît pas les processus de resurfaçage qui se produisent à travers le paysage terrestre. Ainsi, des roches des débuts de l’histoire lunaire reposent encore à la surface de la lune. Les échantillons renvoyés par les missions Apollo et Luna ont révélé des âges compris entre 4,4 et 4,5 milliards d’années, contribuant à limiter l’âge de la Terre. La façon dont la lune s’est formée fait l’objet d’un débat ; si la théorie dominante suggère qu’un objet de la taille de Mars s’est écrasé sur la Terre et que les fragments ont fini par coalescer pour former la lune, d’autres théories suggèrent que la lune s’est formée avant la Terre.
En plus des grands corps du système solaire, les scientifiques ont étudié des visiteurs rocheux plus petits qui sont tombés sur Terre. Les météorites proviennent d’une variété de sources. Certaines sont rejetées par d’autres planètes après de violentes collisions, tandis que d’autres sont des morceaux résiduels du système solaire primitif qui n’ont jamais atteint une taille suffisante pour former un corps cohésif.
Bien qu’aucune roche n’ait été délibérément rapportée de Mars, il existe des échantillons sous forme de météorites tombées sur Terre il y a longtemps, ce qui permet aux scientifiques de faire des approximations sur l’âge des roches de la planète rouge. Certains de ces échantillons ont été datés de 4,5 milliards d’années, ce qui corrobore d’autres calculs de la date du début de la formation planétaire.
Plus de 70 météorites tombées sur Terre ont vu leur âge calculé par datation radiométrique. Les plus anciennes d’entre elles ont entre 4,4 et 4,5 milliards d’années.
Il y a 50 000 ans, un rocher s’est précipité de l’espace pour former le cratère Meteor en Arizona. Des éclats de cet astéroïde ont été recueillis sur le bord du cratère et baptisés du nom du Canyon Diablo, situé à proximité. La météorite Canyon Diablo est importante car elle représente une classe de météorites dont les composants permettent une datation plus précise.
En 1953, Clair Cameron Patterson, un géochimiste renommé de l’Institut de technologie de Californie, a mesuré des ratios d’isotopes du plomb dans des échantillons de la météorite qui ont imposé des contraintes strictes sur l’âge de la Terre. Les échantillons de la météorite présentent une fourchette allant de 4,53 milliards à 4,58 milliards d’années. Les scientifiques interprètent cette fourchette comme le temps qu’il a fallu au système solaire pour évoluer, un événement graduel qui s’est déroulé sur environ 50 millions d’années.
En utilisant non seulement les roches de la Terre mais aussi les informations recueillies sur le système qui l’entoure, les scientifiques ont pu situer l’âge de la Terre à environ 4,54 milliards d’années. À titre de comparaison, la galaxie de la Voie lactée qui contient le système solaire a environ 13,2 milliards d’années, tandis que l’univers lui-même a été daté à 13,8 milliards d’années.
Lecture complémentaire :
- Découvrez où se trouvent les plus vieilles roches des États-Unis.
- Apprenez-en davantage sur les plus vieilles roches et les plus vieux minéraux du monde, auprès du Musée américain d’histoire naturelle.
- Lisez-en davantage sur la détermination de l’âge de la Terre auprès de l’U.S. Geological Survey.
Cet article a été mis à jour le 7 février 2019 par la collaboratrice de Space.com Elizabeth Howell.