Une équipe internationale de scientifiques vient de publier la première reconstitution complète de la plaque tectonique du dernier milliard d’années, couvrant près d’un quart de l’existence de la Terre.

C’est fascinant : comme des pièces de puzzle mal ajustées, des morceaux de continents s’emboîtent et se transforment en supercontinents, se séparent puis se recomposent en de nouvelles configurations, chaque seconde de la vidéo faisant un bond en avant de 25 millions d’années.

Selon Alan Collins, un géologue de l’université d’Adélaïde qui fait partie de l’équipe de recherche, cela va nous aider à comprendre comment la vie complexe a commencé.

Ce n’est qu’au cours du dernier milliard d’années de l’histoire de la Terre (4,5 milliards d’années) que la vie a trouvé le moyen de former des cellules, de les combiner et de créer des créatures complexes.

Selon Collins :

Nous avons un million d’hypothèses sur les raisons de ce phénomène, mais absolument aucune d’entre elles n’est scientifique à l’heure actuelle. Nous n’avons aucun modèle de ce à quoi le monde ressemblait.

Bien que les scientifiques sachent que de nombreux éléments nécessaires à la vie, comme le phosphore dans notre ADN, proviennent des profondeurs de la Terre et qu’ils ont dû être remontés à la surface à un moment donné, nous n’avons pas de vision globale de l’évolution des nombreux systèmes complexes et interdépendants de la Terre au fil du temps. Ce manque de cadre signifie que nous ne pouvons pas quantifier ou tester des modèles sur le climat de la Terre ou l’évolution de la vie.

Mais cette reconstruction, qui sera bientôt publiée (lien plus bas) et dirigée par Andrew Merdith de l’université française de Lyon, pourrait être une solution.

Des chercheurs de France, du Canada, de Chine et d’Australie ont rassemblé des décennies de données géologiques pour reconstruire le “pouls” tectonique de la planète, puis l’ont incrémenté dans un logiciel développé par le groupe de recherche EarthByte, de l’université de Sydney (Australie).

Appelé GPlates, le logiciel est comme un SIG, un système de représentation des données relatives aux positions à la surface de la Terre, mais remontant dans le temps pour tenter de cartographier le monde à la plus grande échelle possible de l’histoire : où se trouvaient les limites des plaques et comment elles ont évolué, comment les continents sont entrés en collision et comment ils se sont séparés.

A partir de l’étude : distribution de la croûte continentale, des bassins océaniques et des limites des plaques dans le modèle de plaque à 0 Ma (aujourd’hui). Merdith et Col./ Earth Science Reviews)

Il est extrêmement difficile de comprendre à quoi ressemblait le monde dans le passé, en particulier parce que les fonds marins ne résistent pas très longtemps : ils sont toujours recyclés dans les profondeurs de la Terre dans les zones de subduction. Cela signifie que nous n’avons pas de plaques plus vieilles d’un milliard d’années, pas plus de 200 millions d’années, tout a disparu cinq fois.

Les modèles précédents sur le mouvement des plaques étaient principalement basés sur l’idée de la dérive des continents en examinant les roches continentales. L’emplacement de certaines roches au moment de leur formation peut être déterminé en regardant leur signature  » figée  » du champ magnétique terrestre. À partir de cette signature, les géologues paléomagnétiques peuvent déterminer leur latitude d’origine, même si leur continent d’origine a dérivé de plusieurs milliers de kilomètres depuis.

Mais c’est une technique délicate. Ces  » machines à remonter le temps  » rocheuses doivent contenir des matériaux radioactifs afin d’être datées avec précision. Il est également difficile de trouver de vieux spécimens qui n’ont pas été déformés, fondus ou reconstitués.

De plus, comme il est difficile de savoir où se trouvaient les anciens océans, les précédentes reconstitutions des plaques étaient dépourvues de la plupart des données. Cette nouvelle recherche s’est plutôt concentrée sur les limites des plaques et sur la façon dont elles ont évolué au fil du temps.

Les plaques déplacent continuellement les continents et les font s’entrechoquer. Cela signifie que les données géologiques sont pleines de preuves des anciennes limites des plaques et de leurs actions passées. Nous avons des milliards d’années de données sur les continents, par exemple, les anciennes ceintures de montagnes laissent des traces dans la roche et les sédiments, même après avoir été érodées, et nous avons donc des preuves de l’existence de plaques d’il y a un milliard d’années, même si elles ont disparu depuis longtemps dans le manteau.

C’est ce que l’équipe cherchait : elle a creusé, examiné et synthétisé les recherches menées au cours des dernières décennies, notamment pour déterminer où se trouvaient les montagnes (indiquées par les endroits où les continents se sont heurtés), où se trouvaient les bassins océaniques (c’est-à-dire là où les continents se sont séparés) et la bathymétrie de l’océan (qui est la profondeur de l’océan par rapport au niveau de la mer : elle a toutes sortes de rapports avec l’emplacement des dorsales médio-océaniques, des zones de subduction et des fosses).

Toujours selon Collins :

Il s’agit en fait d’une simple exploration de données à l’échelle de la Terre entière, et lorsqu’ils l’ont reconstituée, ils ont produit un puzzle en quatre dimensions : trois dimensions à la surface, et puis il traverse le temps aussi.

En 2017, cette initiative a permis de réaliser une reconstruction similaire sur toute la surface de la Terre il y a 1 à 0,5 milliard d’années, une période qui englobe quelques-uns des épisodes les plus passionnants de l’histoire de la Terre, notamment les grandes variations climatiques et l’explosion de la vie animale.

Aujourd’hui, l’équipe a ajouté les 500 millions d’années les plus récentes, ce qui nous amène à l’époque moderne.

Ce travail est important non seulement pour comprendre la géologie à proprement parler, mais aussi pour mettre en contexte les incroyables changements qui ont marqué la Terre au cours du dernier milliard d’années.

Commençant il y a environ 720 millions d’années, deux immenses périodes glaciaires ont englouti la planète dans les glaciers du pôle à l’équateur, dans un événement baptisé « Terre boule de neige« . Lorsque nous sommes sortis de la glace, les protozoaires, les premiers véritables animaux, ont évolué. Il y a 635 millions d’années, les premiers organismes multicellulaires complexes prospéraient dans les mers chaudes et peu profondes, puis il y a 500 millions d’années, la vie a explosé en diversité, donnant naissance aux ancêtres de tous les animaux que nous connaissons aujourd’hui.

Représentation de la Terre boule de neige. (NASA)

On pense que les événements climatiques, comme la Terre boule de neige, sont liés à la fois à la tectonique des plaques et à l’évolution de la vie, dans un réseau complexe de cause à effet.

Par exemple, l’altération à grande échelle des chaînes de montagnes peut nous avoir plongés dans une ère glaciaire. Les glaciers du monde entier auraient écrasé les montagnes et envoyé un flot de nutriments vers la mer, ce qui aurait pu provoquer la prolifération de bactéries et la production d’oxygène, modifiant la composition de l’atmosphère pour la ramener à celle que nous connaissons aujourd’hui, c’est-à-dire l’atmosphère dans laquelle la vie telle que nous la connaissons a évolué.

Sans la tectonique des plaques, nous ne serions pas ici.

Ce type de reconstruction globale des plaques peut aider les scientifiques à commencer à comprendre, et à quantifier, les relations complexes entre le système terrestre.

Ce n’est qu’un fil conducteur dans la poursuite d’une théorie globale des systèmes terrestres, qui pose quelques unes des plus vastes questions en sciences de la Terre : comment la planète est-elle née ? Pourquoi bouge-t-elle et respire-t-elle comme elle le fait ? Comment la vie est-elle apparue ?

Mais pour répondre plus précisément à ces questions, ce modèle doit être beaucoup plus détaillé : pour l’instant, il est en grande partie en 2D, indiquant la taille et la position des plaques sur la surface de la Terre au fil du temps. L’étape suivante consiste à reconstruire vers le haut, en déterminant où se trouvaient les montagnes à quelle époque, et combien de temps les chaînes de montagnes se sont trouvées à différentes altitudes, car c’est essentiel pour comprendre leur influence sur le climat.

Le modèle va sans aucun doute aussi changer, car il est soumis à examen, aux réactions et à la collaboration d’autres chercheurs du monde entier, qui, espérons-le, contribueront à élargir l’ensemble des données et à affiner la carte.

Collins admet volontiers que la production du modèle a nécessité un certain nombre de suppositions, ce qui explique pourquoi cela n’a jamais été fait auparavant.

Mais même la construction de ce modèle est un pas en avant, parce qu’ils l’ont mis dans un format sur lequel d’autres chercheurs peuvent travailler. Le logiciel, GPlates, est intentionnellement convivial et open source. N’importe qui, en désaccord avec les données, peut repousser une date de quelques centaines de millions d’années en arrière, ou interpréter une donnée comme une marge de faille plutôt qu’une zone de subduction, puis jouer avec le modèle en fonction de son expertise.

Il est également possible de remonter et de reconstruire la Terre encore plus loin dans le temps, jusqu’à il y a deux milliards d’années et au-delà.

Selon Collins :

Il y a tant de choses que nous ignorons. La géologie est vraiment récente : la tectonique des plaques en tant que théorie n’a que 50 ans, donc nous sommes encore en train de travailler sur toutes ces choses concernant la terre moderne, sans parler de la façon dont elle était il y a 300 millions d’années.

Mais ce qui est beau, c’est que les preuves sont là. Tout est dans les roches autour des continents, il s’agit juste d’apprendre de nouvelles façons de les lire.

L’étude publiée dans Earth-Science Reviews : Extending full-plate tectonic models into deep time: Linking the Neoproterozoic and the Phanerozoic et le géophysicien français, Michael G. Tetley, qui a participé à l’étude, décrit les résultats dans une interview d’Euronews : Earth-moving research charts one billion years of tectonic plate movement.