Au début des années 50, les travaux du géochimiste américain Clair C. Patterson (1922-1995) ont permis d’estimer l’âge de formation de la Terre avec une relative précision. Grâce à une méthode appelée datation radiométrique, on apprenait ainsi que notre planète s’était formée il y a environ 4,54 milliards d’années. La plupart de ces anciens vestiges ont depuis disparu à cause des ravages du temps et de la tectonique des plaques. Cependant, quelques-uns de ces matériaux, appelés zircons, ont survécu.
Les zircons comme capsules temporelles
Les zircons sont des minéraux qui se forment à partir de magmas ou de roches métamorphiques riches en silicates soumis à des conditions de température et de pression élevées. Le processus de formation commence lorsque le magma ou la roche fondue se refroidit et cristallise pour former des minéraux tels que le quartz, le feldspath et la mica. Si le magma ou la roche contient du zirconium, du hafnium, du thorium ou de l’uranium, alors des cristaux de zircon peuvent se former.
Les zircons peuvent également se former par métamorphisme. Il s’agit du processus de transformation des roches en réponse à des conditions de température et de pression élevées. Pendant le métamorphisme, les minéraux existants dans la roche peuvent se transformer en d’autres minéraux, y compris des zircons.
Une fois formés, les zircons peuvent résister aux ravages du temps. Cela signifie qu’ils peuvent survivre pendant de longues périodes de temps. De ce fait, ils sont souvent utilisés pour dater les roches ainsi que les événements géologiques ultérieurs qui les ont affectées. Ainsi, sans surprise, le plus ancien morceau de croûte terrestre jamais découvert est l’un de ces zircons.
Près de 4,4 milliards d’années
Ce cristal a été identifié il y a quelques années par une équipe dirigée par John Valley, un professeur de géologie à l’Université de Wisconsin-Madison (États-Unis) dans un affleurement rocheux isolé appelé Jack Hills, à l’ouest de l’Australie, à partir de sédiments âgés de 3,4 milliards d’années.
Une fois ce cristal en main (à peine visible à l’œil nu), les chercheurs ont utilisé des techniques de datation isotopique pour déterminer son âge. Comme nous l’expliquions dans un précédent article, cette méthode repose principalement sur la désintégration radioactive des isotopes d’éléments instables en isotopes plus stables à un taux mesurable et constant, appelé demi-vie. En mesurant la proportion d’isotopes stables et instables dans un échantillon donné, on peut alors déterminer son âge.
Comme Clair C. Patterson pour déterminer l’époque de formation de la Terre, les chercheurs ont ici mesuré la quantité de plomb et d’uranium présente dans le cristal et ont utilisé ces mesures pour calculer l’âge à l’aide de la loi de décroissance radioactive. Les résultats ont indiqué que ce cristal de zircon avait environ 4,39 milliards d’années, ce qui en fait le plus ancien morceau de croûte terrestre jamais découvert.
Vous noterez que ce cristal est donc bien plus ancien que la couche de sédiments dans laquelle il a été découvert, déposée il y a 3,4 milliards d’années. Comme dit plus haut, ces minéraux très résistants peuvent survivre à des processus géologiques très intenses. Ce zircon en particulier aurait été formé dans un environnement volcanique il y a environ 4,39 milliards d’années. Il aurait ensuite subi différents processus d’érosion pendant plusieurs centaines de millions d’années avant d’être transporté par les rivières pour finir par se déposer dans les sédiments.
Pourquoi cette découverte est-elle importante ?
Nous savons depuis une cinquantaine d’années que la Lune s’est formée suite à la collision d’une ancienne protoplanète de la taille de Mars avec la Terre il y a environ 4,5 milliards d’années. Les restes brisés de cet objet, nommé Theia, ainsi que des roches vaporisées et du gaz extrait du manteau de notre jeune planète se seraient alors mélangés en un disque avant de fusionner et de refroidir, formant ainsi notre satellite naturel. Pendant ce temps, notre planète n’était encore qu’une boule rougeoyante de roche en fusion.
Le fait d’identifier un zircon formé il y a environ 4,39 milliards d’années signifie que la croûte terrestre s’était déjà solidifiée très rapidement, quelques dizaines de millions d’années seulement après cet événement. La découverte a donc permis aux scientifiques de mieux comprendre la formation et l’évolution de la Terre dans son ensemble.
Par ailleurs, le fait que la croûte terrestre se soit formée aussi rapidement signifie également que des plans d’eau liquide ont pu se déposer aussi peu de temps après, ouvrant ainsi la voie à la vie telle que nous la connaissons. Pour l’heure, il est admis que les premières formes de vie simples sont apparues il y a entre 3,3 et 3,7 milliards d’années. Cependant, il est possible qu’elles se soient développées encore plus tôt.
