-4,5 Milliards d'années

Naissance de la terre

Comme ses consœurs Mars, Venus et Mercure, la Terre est une planète rocheuse. Toutes sont bien plus petites que les géantes gazeuses (Jupiter et Saturne) ou glacées (Uranus et Neptune). Elles se sont construites à partir d’un nuage interstellaire dont la matière, en se condensant, a formé un disque protoplanétaire tournant autour d’une étoile jeune : le Soleil. Certaines météorites conservent les témoins de ce début dynamique. Elles sont datées à 4, 568 Milliards d’années. Trop proche du soleil pour contenir de l’eau, la Terre a acquis sa masse par la collision des planétésimaux se déplaçant sur des orbites proches.

Les (ou le) derniers bolides qui frappèrent la jeune planète dont la surface commençait à se solidifier provenaient des régions plus éloignées du Soleil, là où la glace n’était plus sublimée. Ce faisant, ils apportèrent l’ingrédient majeur de la vie : l’eau. Cet événement que l’on désigne sous le vocable de « vernis tardif » s’est produit vers 120 Millions d’années après la naissance de la Terre. Événement capital non seulement pour l’émergence de la vie, mais aussi pour le fonctionnement de la planète telle que nous la connaissons. On sait maintenant que la croûte qui se solidifiait commençait à produire des roches étonnantes dans le contexte : les granites. C’est encore en Australie que la découverte de très vieux zircons (4,4 Milliards d’années) dans les collines Jack Hills a livré la preuve que l’eau était présente. Ainsi, dans ce nouveau monde où les volcans innombrables crachaient des komatiites, une lave très chaude et très peu visqueuse provenant de la fusion à au moins 50 % du manteau, se fabriquaient déjà les embryons des futurs continents. Depuis les missions Apollo et l’analyse de la densité de cratères sur la Lune, il était admis que l’Hadéen se terminait par un épisode de bombardement météoritique lourd. Il semble que cela soit moins fermement établi que l’on ne le pensait. Il reste néanmoins évident que, bien que décroissant, le nombre des chocs fut très important à cette époque comparée au reste de l’histoire de la planète.

-3,5 Milliards d'années

Emergence de la vie unicellulaire

Déterminer à quel moment des êtres unicellulaires sont apparus sur Terre est éminemment difficile pour une raison très simple : la conservation sinon de leur organisme, tout au-moins de leur trace. En effet, rien n’est plus fragile que des molécules carbonées soumises à tous les aléas géologiques qui transforment les sédiments qui les contiennent. Ainsi doit-on distinguer ce qui est avéré de ce qui n’est que potentiel.

Pour trouver de vrais fossiles parfaitement identifiés, il faut explorer les formations archéennes d’Australie (3,45 Milliards d’années) qui montrent des stromatolites, c’est-à-dire des constructions sédimentaires formées par des voiles bactériens. Leur présence impose que les microbes soient apparus bien plus tôt. Les traces les plus anciennes sont des restes carbonés renfermés dans les roches d’Isua sur la côte ouest du Groenland datant de 3,87 Milliards d’années. Leur composition isotopique montre une abondance anormale du carbone 12 (12C) que l’on ne peut expliquer que par l’action du vivant. D’autres traces encore plus anciennes ont été retrouvées dans les roches du socle canadien datant de presque 4 milliards d’années.

-550 Millions d'années

Emergence de la vie pluricellulaire

La fin du Précambrien à partir de 750 Millions d’années est marquée par une succession de glaciations sévères dont certaines sont jugées totales : Terre boule de neige. Ce n’est qu’à la fin de l’épisode Marinoen que commence ce que l’on appelle l’Ediacarien (-635 à -541 Millions d’années) qui consacre l’émergence des organismes pluricellulaires. Le taux d’oxygène dans l’atmosphère et, par conséquent, dans la tranche d’eau supérieure des océans augmente.

Les premiers « animaux » ne possèdent ni squelette ni coquille. Leur conservation nécessite des conditions exceptionnelles. Malgré cela, on reconnait déjà plusieurs espèces dont les restes se retrouvent non seulement en Australie, mais aussi au Canada, en Ukraine, en Chine, au Maroc, etc. Durant cette longue période (une centaine de millions d’années), des événements majeurs ont causé des extinctions massives comme la glaciation Gaskier (-583 Millions d’années) ou le choc météoritique supposé de Shuram. L’histoire de ces biotas associant les êtres formés d’une seule cellule tels que les acritarches aux organismes pluricellulaires, parfois de grande taille, reste encore à décrypter. La seule évidence majeure est leur disparition totale et probablement brutale au moment où commence le Cambrien (-541 Millions d’années).

-3,5 Milliards à -550 Millions d'années

Le registre fossile est très Maigre

On trouve très peu de fossiles du début de l’Archéen (4,0 Milliards d’années) à la fin du Protérozoïque (-541 Millions d’années). C’est un fait. Cela tient à plusieurs raisons. La première est la difficulté de conservations des êtres uni- ou pluricellulaires dépourvus de parties dures. La seconde est moins immédiate, car elle concerne la taille des continents. En effet, ils se sont construits peu à peu et ont subi de multiples transformations liées à leur collision (formation de chaînes de montagnes) et au magmatisme.

Plus les roches sont anciennes, plus elles sont rares et plus elles sont profondément transformées par le métamorphisme. Néanmoins, il subsiste parfois des zones étonnement conservées, dans lesquelles les sédiments d’origine n’ont subi que peu de recristallisations. Dès lors, ce qu’ils contiennent révèle les secrets du monde dont ils sont originels : milieu de dépôt, taux d’oxygène de l’atmosphère et parfois, de façon inattendue, des fossiles. Tel est le cas du bassin de Franceville au Gabon qui, malgré ses 2,1 Milliards d’années, conserve non seulement les restes pyritisés d’organismes complexes et organisés, mais aussi les traces les plus délicates de voiles bactériens.

Et au moins une de plus

L’histoire de la Terre depuis 540 Millions d’années comptabilise donc cinq extinctions massives précédant celle dont nous sommes directement responsables. Est-ce à dire qu’il n’y a jamais eu de catastrophes planétaires auparavant ? La réponse est évidemment non. Comment imaginer que rien de dramatique ne se soit passé durant les quatre milliards d’années qui ont précédé. Notre ignorance vient du fait que, pour en juger, il faudrait pouvoir comptabiliser les cadavres or, les restes fossiles sont très rares dans le Précambrien. Il faut des conditions de conservation particulièrement favorables pour garder des traces d’organismes particulièrement vulnérables dépourvus de parties dures (coquille, squelette). Alors, est-ce sans espoir ? La série du Francevillien est remarquable à ce sujet. En effet, les formations de black shales qui surmontent les assises fossilifères sont totalement dépourvues de traces de vie. Les analyses de ces roches montrent que l’océan est devenu anoxique (sans oxygène). Ce changement est reconnu un peu partout dans le monde et montre que le taux d’oxygène dans l’atmosphère de la planète a fortement chuté. Nous sommes, ne l’oublions pas, à l’aube d’une période que les géochimistes appellent « le Milliard ennuyeux ».

Que s’est-il passé ? Qu’il y ait eu une activité volcanique intense à ce moment-là est très probable. Le manteau de la Terre était plus chaud qu’il ne l’est actuellement. La tectonique des plaques, installée vers 3 Milliards d’années, avait un mode de fonctionnement archaïque que l’on n’observe que dans de rares endroits du monde actuel (sud de la Patagonie par exemple). À cette époque, la lithosphère océanique engagée dans la subduction fondait à une profondeur relativement faible générant ainsi de grandes quantités de magmas. Les continents se sont construits de cette manière, progressivement. À cela s’ajoutent les impacts météoritiques géants dont les restes pour deux d’entre eux sont visibles dans le cratère de Vredefort en Afrique du Sud (2,02 Milliards d’années) et le dépôt de sphérules à Graenseso au Groenland (2,13-1,85 Milliards d’années). Compte tenu de la taille des bolides qui les ont créés (plusieurs fois celui de Chixculub qui a tué les dinosaures), nul doute que leurs effets affectèrent la planète entière causant des extinctions massives. La probabilité pour que les macrofossiles du Gabon aient été éliminés par de telles catastrophes n’est donc pas nulle. Il faut en rechercher les traces dans les roches de cette époque.

Les Analyses

Les roches sont des livres d’histoire. Pour les lire, il faut employer toute une panoplie de méthodes allant de l’observation sur le terrain aux analyses isotopiques les plus pointues. Rien de ce qui les compose n’est fortuit. Ainsi, dans les black shales du Francevillien, reconnait-on la signature des processus sédimentaires qui ont contrôlé leur dépôt, il y a plus de 2,1 milliards d’années puis ceux qui leur succédèrent au cours de l’enfouissement pendant plusieurs millions d’années. On utilise pour cela les techniques d’observation microscopique optique et électronique. L’identification des minéraux, notamment ceux qui appartiennent aux argiles, se fait par la diffraction de rayons X sur des poudres extraites de la roche. Leur composition chimique, même s’ils restent très petits (quelques microns) est accessible par l’usage de la microsonde électronique. Ce sont des données importantes qui permettent de comprendre comment le sédiment meuble s’est transformé progressivement en une roche dure : le black shale.

L’analyse géochimique des éléments majeurs (teneurs exprimées en % de masse) et mineurs (teneurs exprimées en parties pour million ou ppm) permet de retrouver la source des sédiments d’origine et les contributions de l’altération des continents voisins, des débris volcaniques, des sources hydrothermales etc ... L’analyse des isotopes de l’oxygène, du carbone, du soufre et de bien d’autres éléments aide à reconstruire les conditions atmosphériques, la chimie de l’océan ou même la provenance de certains éléments du sédiment. Enfin, la microtomographie d’absorption de rayons X est devenue un outil majeur pour révéler la présence de structures particulières dans les roches examinées. Parmi elles bien sûr, se trouvent les fossiles ou les traces de déplacement qu’ils ont pu laisser dans le sédiment vaseux.