La Terre a traversé de nombreuses phases géologiques, mais elle a également connu une période de stagnation remarquable : notre planète a vécu un environnement tropical où les algues et les organismes unicellulaires ont prospéré pendant presque 2 milliards d’années. Puis, les choses ont radicalement changé alors que la planète était plongée dans un profond gel.
Il n’était pas clair auparavant quand la Terre était devenue un gigantesque congélateur. Désormais, des chercheurs de l’University College London ont trouvé des preuves dans un affleurement rocheux en Écosse, connu sous le nom de formation de Port Askaig, montrant la transition d’une Terre tropicale à une Terre gelée il y a 717 millions d’années. Cela marque le début de la glaciation sturtienne et serait le premier de deux événements de « Terre boule de neige » durant lesquels une grande partie de la surface de la planète était recouverte de glace. On pense que la vie multicellulaire a commencé à émerger après le dégel de la Terre.
Découvert dans les îles écossaises connues sous le nom de Garvellachs, cet affleurement au sein de la formation de Port Askaig est unique car il offre les premières preuves concluantes de la période où une Terre tropicale a gelé, avec des couches sous-jacentes qui constituent une chronologie d’une époque plus chaude à une époque froide. D’autres roches formées durant la même période dans d’autres régions du monde manquent de cette preuve transitionnelle car les glaciers anciens les ont probablement grattées.
« La formation de Port Askaig préserve un enregistrement relativement complet de la “glaciation sturtienne”, » ont déclaré les chercheurs dans une étude récemment publiée dans le Journal of the Geological Society.
À l’ère de la boule de neige
En dessous des roches formées durant la glaciation sturtienne se trouve une profonde couche de roches carbonatées connue sous le nom de formation de Garb Eileach. Celles-ci ont été datées à la période chaude et tropicale du Tonien, qui a commencé il y a 1 milliard d’années et a duré jusqu’à 717 millions d’années auparavant, lorsque le froid a pris le relais. Les plus jeunes roches de cette formation témoignent de la transition vers la première “Terre boule de neige”.
Pourquoi la Terre a-t-elle subi un tel grand refroidissement au départ ? Une diminution soudaine de la radiation solaire a probablement entraîné un hiver particulièrement long, déclenchant un effet boule de neige (pardonnez le jeu de mots). Avec moins de radiation, plus de glace se forme, et plus de glace rend la planète plus réfléchissante, ce qui signifie qu’elle renvoie plus de lumière solaire dans l’espace et provoque un refroidissement continu de la planète, permettant encore plus de formation de glace.
Pour découvrir quand ce refroidissement global a commencé, l’équipe de recherche a collecté 11 échantillons de grès des îles Garvellach afin d’analyser les zircons dans le grès. Les zircons sont particulièrement utiles pour dater les formations rocheuses car ils sont souvent aussi anciens que la roche dans laquelle ils se trouvent, certains d’entre eux étant les plus vieux minéraux de la Terre. Ils résistent également à la dégradation chimique. Ce qui est particulièrement important au sujet des zircons, c’est qu’ils contiennent de l’uranium, qui se décompose en plomb sur de longues périodes. La quantité d’uranium transformé en plomb peut indiquer le temps écoulé depuis la formation du zircon.
Juste une phase
En utilisant à la fois l’ablation laser (un type d’imagerie laser qui révèle comment les éléments et isotopes sont répartis dans un échantillon) et la spectrométrie de masse par plasma, les chercheurs ont déterminé le ratio uranium-plomb. Le temps qu’il avait fallu à l’uranium pour se transformer en plomb correspondait à leurs estimations, basées sur des études précédentes qui avaient estimé, mais non confirmé, le moment du début de la glaciation sturtienne.
Un autre élément que les zircons de l’affleurement ont révélé aux chercheurs est que la glaciation sturtienne a duré environ 58 millions d’années. Elle a été suivie de près par la glaciation marinoenne, qui aurait duré encore 16 millions d’années, et ces deux phases de « Terre boule de neige » constituent ce que l’on appelle la période cryogénique. Les roches contenant ces zircons ont probablement été déposées par un glacier en mouvement alors que le supercontinent Rodinia (qui a précédé le plus célèbre Pangée) se brisait.
La formation de Port Askaig est maintenant, comme le disent les scientifiques dans la même étude, « l’un des enregistrements les plus épais (jusqu’à 1,1 km) et les plus complets de la glaciation cryogénique. »
Parce que les glaciers n’ont pas gratté cette formation, un enregistrement du moment où la Terre a commencé à se réchauffer à nouveau est également préservé. Les cristaux de zircon formés durant la glaciation sturtienne disparaissent progressivement dans des roches plus jeunes jusqu’à être remplacés par des zircons formés après que la glace a commencé à fondre. Ainsi, il existe des preuves non seulement du début du grand gel, mais aussi des preuves du dégel qui a commencé il y a environ 635 millions d’années.
Alors que la glace fondait, une vie complexe multicellulaire a commencé à faire son apparition durant la période édiacarienne. Il pourrait y avoir plusieurs raisons à cela. Les hypothèses suggèrent que la température de l’eau de mer a augmenté, un afflux de lumière du soleil a déclenché la photosynthèse, et une plus grande disponibilité de nutriments que par le passé.
Les scientifiques impliqués dans l’étude de Port Askaig pensent que toute forme de vie ayant survécu à la période cryogénienne a dû faire face à un immense défi dès que la glace a commencé à fondre. Ces organismes avaient été acclimatés à un froid perpétuel pendant des millions d’années, et désormais ils devaient s’adapter le plus rapidement possible, sous peine de périr.
Et ceux qui ont survécu ? Ils sont devenus les ancêtres de tous les animaux ayant jamais existé, y compris nous.
Journal of the Geological Society, 2024. DOI : 10.1144/jgs2024-02
En réfléchissant à ces découvertes, je me demande comment ces événements anciens ont façonné notre existence d’aujourd’hui. Chaque nouvelle étude sur l’histoire de la Terre nous rappelle à quel point notre planète est dynamique et comment des changements apparemment lointains peuvent encore avoir un impact sur la biodiversité et les écosystèmes contemporains. La résilience de la vie est fascinante. Les ancêtres de notre propre existence ont surmonté des défis extrêmes, et il est essentiel de garder à l’esprit leur héritage alors que nous faisons face à nos propres défis environnementaux modernes.
