Sous l'influence de la Lune, la Terre primitive aurait été considérablement aplatie

Au moment de sa formation, la Lune orbitait beaucoup plus près de notre planète et faisait tourner la Terre si rapidement que la planète a été étirée en une forme oscillant entre un ballon de rugby et un frisbee.

The moon sets over the Earth, as seen from the International Space Station.

The moon sets over the Earth, as seen from the International Space Station.

Photographie de Reid Wiseman, NASA

Il y a environ 4,5 milliards d'années, un impact cataclysmique a créé la Lune à partir de fragments d'une Terre à peine formée. À l'époque, selon de nombreux géo-scientifiques, notre planète était un point du cosmos plutôt ordinaire. De la lave suintait parfois à travers son épaisse croûte et les caractéristiques géologiques plus complexes que nous connaissons étaient encore bien loin.

Mais selon une nouvelle étude, la Lune, dans sa jeunesse, tournait si près de la Terre qu'elle aurait eu un effet pour le moins étrange sur notre planète.

La Lune était alors jusqu'à 30 fois plus proche de la Terre qu'elle ne l'est aujourd'hui. De nouveaux calculs montrent que cette proximité a bouleversé l'équilibre de la valse orbitale Terre-Lune. En fin de compte, le nouveau satellite a fait tourner la Terre si rapidement que la planète a été étirée en une forme oscillant entre un ballon de rugby et un frisbee.

Cette Terre aux contours étranges présentait des formations montagneuses spectaculaires et une activité volcanique profonde. Le maelström géologique avait le potentiel de fabriquer toutes sortes de roches et de minéraux complexes, y compris peut-être les premières formes de la future masse terrestre.

« Pendant les dix premiers millions d'années de l'histoire de la Terre, la planète était un endroit incroyablement dynamique », explique Simon Lock, scientifique planétaire au California Institute of Technology et l'un des co-auteurs de la nouvelle étude. « C'était un monde très différent de celui que nous pouvions imaginer. »

Bien que le nouveau modèle n'ait pas encore été évalué par des pairs, plusieurs experts en vantent les mérites. L'idée que la Terre ait pu brièvement ressembler à une pomme de terre peut sembler étrange, souligne Sara Russell, professeure de sciences planétaires au Museum d'Histoire naturelle de Londres, qui n'a pas pris part à la nouvelle étude. Mais il est possible que la jeune Lune ait de fait été l'un des premiers ingénieurs géologiques de la Terre.

« Je n'avais jamais rien entendu de tel, et c'est juste incroyable », sourit-elle.

 

UNE DRÔLE DE PÉRIODE

L'évolution de la Terre est inscrite dans ses roches. Mais l'air, la glace et l'eau érodent lesdites roches, tandis que les tranchées profondes sous les cours d'eau détruisent peu à peu l'ancienne croûte terrestre. Cela signifie qu'une grande partie de l'histoire géologique de notre planète a déjà disparu du fait même de son évolution. Les ères géologiques suivant de peu la formation de la Terre sont particulièrement obscures, mais les géologues supposent pour la plupart que, pendant un temps considérable, la Terre n'avait rien d'extraordinaire : une surface rocheuse inerte sous un ciel volcanique brumeux.

Il est donc déroutant qu'en Australie, des cristaux quasi indestructibles appelés zircons, vieux de 4,4 milliards d'années, aient été mis au jour grâce à la mesure de leur désintégration radioactive. Ces minéraux se trouvent généralement dans des roches chimiquement complexes, telles que les granites, et les scientifiques ne sont jamais parvenus à un consensus sur la façon dont une Terre géologiquement si terne avait pu produire des matériaux aussi avancés.

C'est ce qui a mis Lock sur la piste de la Lune.

Notre lune est apparue juste après la création de la Terre. Un objet céleste de la taille d'une planète a percuté la Terre et a créé un anneau d'élements rocheux qui se sont regroupés en un satellite naturel à peu près sphérique. Les simulations indiquent que ce nouveau compagnon orbitait bien plus près de la planète qu'il ne le fait aujourd'hui. Cela aurait eu un effet sur la rotation de la Terre, mais les études précédentes n'avaient pas examiné les conséquences plus larges. Curieux, Lock a créé ses propres simulations pour déterminer quel effet la Lune avait pu avoir sur la rotation de la Terre.

Les résultats devaient être présentés lors de la 51e conférence scientifique lunaire et planétaire en mars, au Texas, mais la pandémie actuelle a entraîné l'annulation de l'événement. Le résumé des résultats de l'étude esquisse un tableau remarquable, faisant de notre vieux compagnon un fougueux architecte.

 

TU ME FAIS TOURNER LA TÊTE

La Terre et sa lune sont inextricablement liées l'une à l'autre, comme entraînées dans une danse gravitationnelle. Selon les lois de la physique, si l'un change de comportement, l'autre doit aussi modifier le sien pour maintenir l'équilibre. Un numéro d'équilibristes connu sous le nom de conservation d'élan angulaire : la Terre tourne plus vite lorsque la Lune est proche, et plus lentement lorsque la Lune est plus éloignée.

Peu de temps après que l'océan de roches en fusion a évolué vers une simple croûte terrestre, la Lune aurait pu se trouver à seulement 12 875 km de distance, contre 384 400 km aujourd'hui. La Terre tournait alors si rapidement qu'une journée terrestre pouvait ne durer que 2h30. Ce qui aurait dû être sphérique s'est déformé pour prendre une forme elliptique.

« Je n'avais jamais pensé que la Terre primitive pouvait être si plate », explique Robert Stern, un expert en tectonique des plaques à l'Université du Texas qui n'a pas pris part à l'étude. Cela peut sembler fou, mais, dit-il, « cela a du sens ».

Aujourd'hui encore, la gravité de la Lune a un effet sur nos océans, créant des marées. À l'époque, sa puissance gravitationnelle était beaucoup plus grande. Selon le nouveau modèle, elle aurait permis un renflement colossal de roche solide tout autour de la Terre, alors même que celle-ci était poursuivie par son satellite. Mais la course poursuite incessante a eu pour conséquence de faire accélérer la Lune, bouleversant le rythme du tango qu'elle dansait avec la Terre. Pour rétablir l'équilibre, la Lune a commencé à s'éloigner de son partenaire de danse.

La Terre, en réponse, a ralenti son tournoiement absurde. Ce faisant, elle s'est en quelque sorte rassemblée, ressemblant alors à un ballon de football légèrement écrasé. Les roches le long de son équateur se sont heurtées les unes aux autres, donnant le coup d'envoi à une démonstration extravagante de formations montagneuses.

Près des pôles, la croûte terrestre se déchirait. Le manteau surchauffé sous-jacent s'est enfoncé dans les interstices, fondant au fur et à mesure et conduisant à la production de beaucoup de magma. Pour Lock, c'est « un peu comme ce qu'il se passe sur les dorsales médio-océaniques terrestres aujourd'hui, mais à une vitesse plus élevée ».

Au cours de ce pandémonium, certaines des dalles rocheuses géantes peuvent s'être enfoncées dans le manteau terrestre. Si tel était le cas, cela aurait fourni à la Terre les éléments nécessaires pour produire des minéraux chimiquement évolués, comme les zircons vieux de 4,4 milliards d'années. Et si ces zircons appartenaient vraiment aux granites, ils représenteraient la première tentative de la planète de fabriquer le type de roches continentales qui composent une grande partie des terres sur lesquelles nous vivons aujourd'hui.

 

UN AUTRE MONDE

Les échanges sur les débuts de l'histoire de la Terre sont dominés par des géologues, et non des scientifiques planétaires, précise Stern. Mais, ajoute-t-il, « les choses vraiment intéressantes se produisent lorsque de nouveaux groupes scientifiques apportent leur contribution. » Cette nouvelle approche est en effet pour le moins novatrice.

Il est parfaitement plausible que la Lune ait joué un rôle dans le façonnement de la planète encore en formation, explique Paul Byrne, géologue planétaire à la North Carolina State University, qui n'a lui non plus pas pris part aux dernières recherches. Mais, ajoute-t-il, ce n'était probablement pas le seul architecte à l'œuvre. Les entrailles de la Terre primitive étaient trois fois plus chaudes qu'elles ne le sont aujourd'hui, et cette chaleur aurait été capable d'alimenter toutes sortes de changements à la surface, avec ou sans l'aide de la Lune.

Parce que la Terre a enterré son passé géologique lointain, l'histoire de la puissante influence de la Lune sur la planète sera difficile à prouver. Mais peu importe si ce modèle est bon ou mauvais, dit Russell, cela nous aide certainement à mieux comprendre les premiers jours de notre planète si nous considérons la jeune Terre comme un autre monde, un non comme la planète que nous connaissons aujourd'hui.

 

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.

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