Une équipe internationale menée par le MIT vient de réaliser une découverte qui remet en question tout ce que nous pensions savoir sur la formation de notre planète. Dans des roches anciennes du Groenland, du Canada et d’Hawaï, les chercheurs ont identifié une signature chimique unique qui pourrait constituer la première preuve directe de l’existence de matériaux provenant de la proto-Terre, cette planète primitive formée il y a 4,5 milliards d’années et que l’on croyait définitivement effacée par un cataclysme cosmique. Les résultats de cette étude, publiés dans Nature Geosciences, bouleversent notre compréhension de l’histoire géologique terrestre.
Une planète née dans le chaos
Pour saisir l’ampleur de cette découverte, il faut remonter aux origines tumultueuses de notre système solaire. Il y a environ 4,5 milliards d’années, un disque tourbillonnant de gaz et de poussière s’agglomérait progressivement pour former les premières météorites. Ces fragments primordiaux ont fusionné pour donner naissance à la proto-Terre, une sphère rocheuse bouillonnante de lave en fusion.
Cette planète primitive n’a cependant vécu que quelques dizaines de millions d’années. Un objet céleste de la taille de Mars, baptisé Théia par les scientifiques, est entré en collision avec elle dans ce que les géologues appellent désormais « l’impact géant ». Ce choc titanesque a complètement fondu l’intérieur de la planète, brouillant sa composition chimique et réinitialisant pour ainsi dire son architecture interne. Les débris éjectés lors de cette collision se sont agrégés en orbite pour former la Lune, tandis que la Terre telle que nous la connaissons émergeait des décombres encore fumants.
Jusqu’à présent, le consensus scientifique estimait que cet événement cataclysmique avait irrémédiablement détruit tous les matériaux originels de la proto-Terre. Rien ne devait subsister de cette époque révolue.
Une anomalie dans le potassium
Nicole Nie, professeure adjointe en sciences planétaires au MIT, et son équipe ont pourtant découvert le contraire. Leur approche repose sur une analyse minutieuse des isotopes du potassium, ces variantes d’un même élément chimique qui diffèrent par leur nombre de neutrons. Le potassium existe naturellement sous trois formes isotopiques, désignées par leurs masses atomiques : 39, 40 et 41. Sur Terre, le potassium 39 et 41 dominent largement, tandis que le potassium 40 ne représente qu’une fraction infime du total.
En 2023, l’équipe avait déjà identifié des anomalies isotopiques du potassium dans diverses météorites collectées à travers le monde. Ces objets, formés à différentes périodes et endroits du système solaire, présentaient des proportions d’isotopes distinctes de celles observées dans les matériaux terrestres contemporains. Cette découverte suggérait qu’une signature isotopique inhabituelle pouvait servir de marqueur pour identifier des matériaux antérieurs à la composition actuelle de la Terre.
Forts de cette hypothèse, les chercheurs ont entrepris d’analyser certaines des roches les plus anciennes et les plus profondes accessibles à la surface terrestre. Leurs échantillons proviennent de trois sources stratégiques : des formations rocheuses du Groenland et du Canada comptant parmi les plus vieilles structures géologiques préservées, ainsi que des coulées de lave hawaïennes ayant remonté du manteau terrestre, cette épaisse couche rocheuse située entre la croûte et le noyau.
Un grain de sable brun dans un océan jaune
Le protocole d’analyse exigeait une précision extrême. Les échantillons réduits en poudre ont été dissous dans de l’acide pour isoler le potassium, dont les isotopes ont ensuite été mesurés au spectromètre de masse. Les résultats ont révélé un déficit en potassium 40 par rapport aux proportions habituelles. Détecter cette anomalie revient à repérer un grain de sable brun dans un seau plutôt qu’une pelle remplie de sable jaune, selon l’analogie employée par les chercheurs.
Cette signature chimique ne correspond à aucun processus géologique connu sur Terre aujourd’hui. Elle ne peut pas non plus s’expliquer par des impacts météoritiques ultérieurs. L’équipe a donc formulé une hypothèse audacieuse : ces roches pourraient contenir des fragments résiduels de la proto-Terre, miraculeusement préservés malgré le bouleversement cosmique.
Pour tester cette théorie, les scientifiques ont simulé l’évolution chimique de la Terre depuis ses origines. En intégrant les données de composition de toutes les météorites connues et en modélisant les impacts successifs ainsi que les processus géologiques internes comme le réchauffement et le brassage du manteau, ils ont reconstitué la transformation progressive d’un matériau pauvre en potassium 40 vers la composition actuelle enrichie observée dans la plupart des roches terrestres modernes. Les simulations concordent avec les observations : les échantillons analysés représentent probablement des vestiges authentiques de la planète primitive.
Un inventaire incomplet
Paradoxalement, aucune météorite des collections géologiques mondiales ne présente exactement la même signature que ces fragments de proto-Terre. Cela signifie que les objets célestes ayant participé à la construction de notre planète restent en grande partie inconnus. Les scientifiques tentent habituellement de reconstituer la recette chimique originelle de la Terre en combinant les compositions de différents groupes de météorites. Cette nouvelle étude démontre que notre inventaire demeure lacunaire et que l’histoire de la formation planétaire recèle encore de nombreux mystères à élucider.
