Premières roches terrestres

Le récit

Chercher une pierre qui se souvient de tout

Imagine que tu doives découvrir comment était ta ville il y a mille ans, mais que tu n’aies que quelques fragments de brique éparpillés çà et là. Les scientifiques qui étudient la Terre toute jeune sont dans la même situation. La planète est un lieu en changement continuel : les continents bougent, les roches s’enfoncent dans le manteau et fondent, les volcans en font sortir de nouvelles, la pluie et le vent usent les montagnes. C’est pour cela qu’il ne reste presque rien des roches des 500 premiers millions d’années de la vie de la Terre.

Parmi les roches les plus anciennes connues aujourd’hui en un seul morceau, il y a le gneiss d’Acasta, dans le nord du Canada, d’environ 4 milliards d’années (selon certaines études, la ceinture de Nuvvuagittuq, toujours au Canada, serait encore plus vieille, mais son âge est discuté). Mais il existe des fragments encore plus anciens : de minuscules cristaux, de moins d’un millimètre, trouvés dans les collines de Jack Hills, en Australie-Occidentale. Ce sont des cristaux de zircon, un minéral qui se forme dans le magma, et ils ont environ 4,4 milliards d’années.

Le zircon : une capsule temporelle

Le zircon est l’un des matériaux les plus résistants de la nature. Quand il se forme, un peu d’uranium entre dans sa structure, mais pas de plomb. Avec le temps, l’uranium, qui est radioactif, se transforme lentement en plomb, à un rythme que les scientifiques connaissent avec précision. En mesurant la quantité d’uranium et de plomb présente dans un cristal, on en déduit combien de temps s’est écoulé depuis sa formation, comme avec un sablier. Le cristal résiste à la chaleur, aux chocs et même aux transformations chimiques : il survit souvent même quand la roche qui le contenait est détruite.

Les zircons de Jack Hills ne se trouvent pas dans la roche où ils sont nés. Ce sont des grains que l’eau a transportés ailleurs, il y a des milliards d’années, et qui se sont retrouvés piégés dans des sables qui se sont ensuite transformés en une roche appelée conglomérat. Cette roche a environ 3 milliards d’années, mais les grains qu’elle contient sont beaucoup plus vieux. Le plus ancien a été daté en 2001 par une équipe de chercheurs dirigée par Simon Wilde, de l’université Curtin en Australie, qui a trouvé un âge d’environ 4,4 milliards d’années, soit seulement 150 millions d’années après la formation de la Terre. En 2014, une autre équipe, dirigée par John Valley de l’université du Wisconsin, a refait la mesure avec des techniques très précises et a confirmé que le cristal a 4,4 milliards d’années.

Ce qu’ils nous racontent

Ce n’est pas seulement un âge. Chaque cristal porte des indices sur le lieu où il est né. Dans le zircon de Wilde et de ses collègues, la quantité de certains types d’oxygène indique que le magma dont il est issu avait un lien avec des roches qui avaient interagi avec de l’eau liquide. Si c’est le cas, il y a 4,4 milliards d’années, il y avait déjà sur la Terre une croûte solide et de l’eau à la surface. Cela a changé l’image que les scientifiques se faisaient de la planète toute neuve : pas seulement un enfer de lave, mais un monde peut-être plus frais qu’on ne le pensait.

Comme toujours en science, la conclusion reste prudente. Quelques chercheurs discutent l’interprétation de l’oxygène et la date de certaines phases, et ils cherchent à savoir si la croûte était mince et instable, recouverte d’océans peu profonds. Ce qui est certain, c’est que ces grains sont parmi les choses les plus anciennes jamais touchées par l’être humain, et qu’ils ne sont dépassés en âge que par les météorites et les roches rapportées de la Lune.

Une colline et beaucoup de patience

Jack Hills est une chaîne de basses collines dans la région de Murchison, dans le désert de l’Australie-Occidentale. Pour trouver les cristaux, les géologues ramassent des roches, les broient et séparent les minéraux lourds, puis regardent chaque grain au microscope. Sur des centaines de milliers de grains, seule une petite partie a plus de 4 milliards d’années. Il faut de l’œil, de la patience et des instruments comme le spectromètre de masse à ions, qui peut analyser un cristal gros comme la pointe d’une épingle sans le détruire complètement.