Cours de première année Géosciences. Histoire de la Terre.

1. La Terre
Partie 2 : Histoire de la Terre

2. Claire L. Evans

3. Berkeley edu
1. Différentiation des enveloppes

4. Quelle enveloppe est formée le plus tôt ?
A. Le manteau
B. Le noyau
C. La croûte
continentale
D. L’atmosphère
E. L’océan

5. Le règne de Hadès
Science & Vie
1. Différentiation des enveloppes

6. Ou comment expliquer la structure en enveloppes des planètes telluriques 1. Différentiation des enveloppes

7. Comment expliquer les différences chimiques des enveloppes de la Terre JP Bourseau.
1. Différentiation des enveloppes

8. 1. Différentiation des enveloppes

9. Fe et Ni sont tombés au fond par percolation, les autres matériaux migrent
vers la surface  ségrégation par différence de densité.
Individualisation du noyau < 30 Ma.
Actuellement, plusieurs millions de tonnes de Fe cristallisent chaque jour et
tombent au centre du noyau pour constituer la graine.
1. Différentiation des enveloppes

10. 1. Différentiation des enveloppes

11. Zircons de Jack Hills (4.4 Ga)
Ce zircon est le plus vieil
élément terrestre connu
Valley (2006)
D’après Nutman (2006)
Image environ 200 μm de diamètre
4.4 Ga
1. Différentiation des enveloppes

12. La dégazage de l’atmosphère
La condensation des océans
4.537 Ga
Martin et al. (2006)
Très rapide !!!
Probablement < 400 Ma
T<1300°C
(proto-croûte et refroidissement)
1. Différentiation des enveloppes

13. Yuichiro Ueno
Rivière Acasta
Les plus vielles roches terrestres… les gneiss d’Acasta
Orthogneiss avec des enclaves de roches ultramafiques
4.06 Ga
Yuichiro Ueno
1. Différentiation des enveloppes

14. Hawkesworth et Kemp (2006)
Stabilisation des continents…
et l’enregistrement géologique devient possible…
3
2
2 1
1
3
1. Différentiation des enveloppes

15. Distribution des roches de plus de 2.5 Ga
D’après Valley (2006)
1. Différentiation des enveloppes

16. D’après Schopf (1999)
Impacts > 250 km  vaporise tous les océans
Vie pérenne possible qu’à partir de 3.9 Ga
3.9 Ga
4.537 Ga Impact  Lune
Black-cat-studios
Le bombardement météoritique
1. Différentiation des enveloppes

17. Manteau
Primitif (MP)
Noyau (N)
atmosphère
croûte
Manteau
Noyau
Chondrites =
informations sur la
composition de la
Terre globale.
Noyau différencié < 50-100 Ma.Terre différenciée
avec une croûte.
atmosphère
1. Différentiation des enveloppes

18. 2. Démarrage de la convection mantellique et du champ

19. 2. Démarrage de la convection mantellique et du champ ?

20. 2. Démarrage de la convection mantellique et du champ Gravité
vs.
Viscosité

21. 2. Démarrage de la convection mantellique et du champ

22. La convection est possible parceque
A. Le manteau est
liquide
B. Le noyau chauffe le
manteau
C. Les forces liées à la
gravité sont bien plus
fortes que les
frottements
D. Il faut évacuer la
chaleur par les
volcans

23. Augmente en s’éloignant ~ origine externe
Augmente en se rapprochant ~ origine interne
2. Démarrage de la convection mantellique et du champ

24. Comment générer un champ
magnétique ?
• L’intérieur de la planète = aimant ?
1. Les matériaux perdent leur aimantation au dessus de 600-
1000°C
2. La température interne des planète dépasse 1000°C à
partir de ~100km de profondeur
Alors comment fait-on ?
2. Démarrage de la convection mantellique et du champ

25. 2. Démarrage de la convection mantellique et du champ

26. 2. Démarrage de la convection mantellique et du champ

27. 2. Démarrage de la convection mantellique et du champ

28. Un conducteur en mouvement
• Silicates = ISOLANT !
• Métaux = CONDUCTEUR !
2. Démarrage de la convection mantellique et du champ

29. Il y a un champ magnétique sur Terre
car
A. Le noyau est un
aimant
B. Le noyau est
aimanté
C. Le noyau est
conducteur
D. Le noyau est un
conducteur en
mouvement

30. 3. L’histoire de la vie

31. 3. L’histoire de la vie

32. Les plus vieux stromatolites
Localité de North Pole
Groupe de Warrawoona
(Formation Dresser, 3,490 Ga)
(Craton de Pilbara; NW Australie)
3. L’histoire de la vie

33. Sur Terre
Théorie
d’Oparine (1924)
La théorie de la soupe primitive
http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre
du monde minéral…
…obtenir des molécules organiques simples (matière prébiotique) :
Acide cyanhydrique (HCN) et formaldéhyde (HCHO)
3. L’histoire de la vie

34. Schopf (1999)
Expérience de Miller
(1953)
Un ballon avec un
mélange gazeux soumit
à l’action d’un arc
électrique
3. L’histoire de la vie

35. Résultats de l’expérience de
Miller
http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre
Acide cyanhydrique (HCN)
Formaldéhyde (HCHO)
Acides aminés
…Reste le problème de la
composition de l’atmosphère
3. L’histoire de la vie

36. De la matière prébiotique aux macromolécules
Schopf (1999)
matière prébiotique
molécules organiques complexes
?
?
On ne sait pas fabriquer des molécules organiques complexes (ou
macromolécules comme les protéines ou acides nucléiques) dans des
conditions prébiotiques
3. L’histoire de la vie

37. Atomes
C, H, O, N
MOLECULES PRE-BIOTIQUES = INERTES VIVANT
Petites
molécules
H20, CH4, CO2,
CNH, etc.
Molécules
simples
Acide aminé,
Nucléotide,
Glucide,
Acide gras
Polymères
Protéine
ADN
ARN
Cellule
Fabriqués
dans les
étoiles
Fabriqués
dans les NUAGES
INTERSTELLAIRES
OK,
mais...
composition
atmosphère…
?
?
3. L’histoire de la vie

38. 100 tonnes la quantité de grains interplanétaires arrivant tous les
jours actuellement à la surface de la Terre
Acides carboxyliques, acides aminés (plus de
soixante-dix), bases nucléiques, amines, amides,
alcools, etc.
Météorite de Murchison
(chondrite carbonée ;
tombée en 1969 en
Australie)
3. L’histoire de la vie
Et si la vie ne venait pas de la Terre ?

39. Craton de Pilbara (Australie)
Groupe de Warrawoona
Localité d’Apex Chert
Les plus vieux microfossiles ?
(Apex Chert)
3.465 Ga
Archaeoscillatoriopsis disciformis,
n. gen., n. sp. (M, holotype)
11 espèces de microfossiles décrites
3. L’histoire de la vie

40. Brasier et al. (2005) – Prec. Res. 140
Les plus vieux microfossiles ?
(Apex Chert)
3.465 Ga
Microfossiles se trouvent dans des brêches, à l’intérieur de veines
hydrothermales !
Si microfossiles, non-phototrophes (donc pas des cyanobactéries !)
2. L’histoire de la vie

41. Les biomarqueurs (stéranes)
2.7 Ga
Craton de Pilbara
Groupe de Hamersley
Formation de Roy Hill
Brocks et al 1999
Plus anciennes traces d’Eucaryotes
2. L’histoire de la vie

42. Tappania
Groupe
de
Roper
1.492 Ga
120μm
2.1 Ga ???
Grippania
2.7 Ga
Biomarqueurs
2. L’histoire de la vie

43. Ce qu’il faut retenir…
• Comment passer de l’inerte au vivant
• La formation de l’atmosphère, des océans et des continents
• L’évolution précoce de la Terre et de la vie
• Les premières traces (directes ou indirectes) de vie