L'âge de la Terre est actuellement estimé à 4,537 milliards d'années, début de l'Hadéen. Les plus anciennes roches connues ont un âge d'environ 4 milliards années ; rares sont celles dont l'âge dépasse 3 milliards d'années. Les plus anciens fossiles témoignent de l'existence d'organismes il y a 3,9 milliards d'années. Les premiers organismes ont probablement vécu dans l'eau. Ils n'étaient formés que d'une seule cellule (d'où leur nom : unicellulaire).
4,5682 MILLIARDS D'ANNÉES, c'est le résultat de datation des plus anciennes inclusions contenues dans les météorites. La comparaison de la composition chimique de la Terre avec celle des météorites indique une origine commune. Les chondrites sont les plus vieilles météorites du Système solaire. Néodyme. Cet élément ne vous dit sans doute rien. C'est pourtant l'analyse de cette « terre rare » qui vient de changer notre vision de l'origine de la Terre, et de confirmer que les météorites sont bien le matériau primordial qui a formé notre planète (1). Selon le scénario dominant, la Terre s'est formée il y a près de 5 milliards d'années à partir des matériaux présents à l'origine dans la nébuleuse primordiale. Ces matériaux se sont accrétés et condensés pour façonner les planètes. Une partie d'entre eux n'ont pas formé de planète et sont restés dans le Système solaire sous forme d'objets primitifs : les astéroïdes. Depuis, ils n'ont pas subi de modification minéralogique ou géologique substantielle. Ces vestiges parviennent sur Terre sous la forme de petits bouts de météorites. Comparer leur composition avec celle de notre planète peut donc nous informer sur l'origine de la Terre. Cette comparaison se fait à partir des rapports isotopiques de différents éléments contenus dans les roches terrestres et dans les météorites. MANQUE D'ÉCHANTILLON : Mais en 2005, l'idée d'une origine commune entre la Terre et les météorites a été mise à mal : l'analyse de la teneur du néodyme 142 par rapport à celle du néodyme 144 avait montré une valeur supérieure pour les roches volcaniques terrestres par rapport à celle dans des météorites supposées représenter la composition de la Terre (2). Pour l'expliquer tout en maintenant l'hypothèse d'une origine commune, «les géochimistes avaient alors imaginé un mécanisme mettant en jeu la désintégration radioactive de certains noyaux ainsi que l'existence d'un réservoir caché, à l'intérieur de la Terre, contenant le néodyme manquant, explique Frédéric Moynier, de l'Institut de physique du globe de Paris. Beaucoup de modélisations ultérieures cherchaient à expliquer la dynamique du manteau terrestre à l'aide de ce réservoir putatif.» Depuis 2005, l'analyse d'échantillons de plus en plus petits est de plus en plus précise. Les deux équipes ont étudié par des techniques différentes des météorites primitives (chondrites). Leurs conclusions : inutile d'invoquer un réservoir caché de néodyme 142. En revanche, leurs résultats suggèrent que le néodyme n'était pas bien mélangé dans le matériau qui a créé le Système solaire, et la Terre s'est formée avec du matériau plus riche en néodyme 142 que les météorites. «Reste que l'image que nous avons du Système solaire est sans doute biaisée. Car hormis des échantillons de la Terre et de la Lune, tout ce que nous avons comme matériau provient des météorites, prévient Maud Boyet, du laboratoire Magmas et Volcans à Clermont-Ferrand, qui a participé à cette analyse. Pour vérifier si le système solaire interne est homogène ou non, il nous faudrait des échantillons de Mercure et de Vénus.»
La Terre se déplace dans l'espace à une vitesse de 29,783 km/s, ou de 107.218,8 km/h. Il faut savoir que le Soleil tourne autour du centre de la galaxie et emmène avec lui son cortège de planètes à la vitesse folle de 250 km/s soit 900.000 km/h.
Les différentes périodes de l'histoire de la Terre sont résumées dans le tableau de l'échelle des temps géologiques.
La Terre est une planète vivante, les plus vieilles roches connues ont moins de 4 milliards d'années. Les plus vieux fossiles d'organismes recueillis à ce jour ont moins de 3,9 milliards d'années. D'un diamètre de 12 756 km, elle possède des plaques lithosphériques mobiles et des volcans encore actifs. 70,90 % de sa surface est occupée par les mers et seulement 29,10 % par les cinq continents. Sa densité qui est de 5,5 est supérieure à toutes les autres planètes. Le globe terrestre est constitué de 3 zones : l'écorce, le manteau (composé de 3 couches) et le noyau. La Terre est divisée en plusieurs couches qui possèdent des propriétés chimiques et sismiques différentes : La croûte est divisée en plusieurs plaques qui flottent sur le manteau supérieur liquide. On les appelle les plaques tectoniques. Elles s'expliquent par les courants de convection du manteau liquide : depuis les zones les plus profondes du manteau, des courants de magma montent en se frayant un chemin jusqu'à la surface. Ces courants ont brisé la croûte solide de la Terre en plusieurs grandes plaques distinctes qui se déplacent lentement les unes par rapport aux autres transportées par les mouvements du manteau. C'est ce que l'on appelle aussi la dérive des continents. Elle se caractérise par deux processus : la dislocation et le plissement. La dislocation se produit lorsque deux plaques s'éloignent l'une de l'autre, ce qui permet à de la nouvelle croûte de se former grâce au magma du manteau. Le plissement se produit lorsque deux plaques se rapprochent et que le bord d'unedes plaques plonge en-dessous de l'autre pour aller fondre dans le manteau. Il existe aussi des mouvements transversaux entre deux plaques comme la faille de San Andreas en Californie. Contrairement à ce que beaucoup de personnes pensent, la Terre n'est pas une planète sphérique. Grâce à son champ gravitationnel, des satellites ont pu nous montrer la vrai forme de la Terre. Voici la forme réel de la Terre d'après des mesures du champ gravitationnel (voir animation ->). Avec les données sur le champ gravitationnel que fournit la mission GRACE, l'intérieur et la structure de la surface de la Terre vont être mieux compris. L'intérieur de la Terre a le plus grand impact sur sa gravité. Il y a 8 principales plaques tectoniques : VARIATION DE L'AXE DE ROTATION Son axe de rotation, incliné de 23,27°, justifie l'existence des différentes saisons. Mais l'axe de la Terre varie au cour du temps décrivant un cône en 25.860 années : les saisons se déplacent sur l'orbite terrestre. Ceci est dû à l'attraction combinée du Soleil et de la Lune sur le bourrelet équatorial. Actuellement l'axe derotation de la Terre est dirigé vers l'étoile polaire de la Petite Ourse mais dans 12 934 ans elle sera dirigée vers l'étoile Véga de la constellation de la Lyre et 12.934 ans plus tard l'axe de la Terre sera de nouveau pointé vers l'étoile polaire. VARIATION DE L'ANGLE DE L'AXE DE ROTATION L'axe de rotation de la Terre est actuellement incliné de 23,27°. Mais il varie entre 21°59' et 24°50' sur une période de 41.000 années. Cette fluctuation agit sur la répartition géographique de l'énergie. Quand l'obliquité (->) atteint 24°50' cela entraîne des hivers rigoureux aux latitudes moyennes. VARIATION DE L'ORBITE TERRESTRE La masse du Soleil commande le mouvement de la Terre dans l'espace, mais la présence des autres planètes (surtout Jupiter) du Système Solaire perturbe ce mouvement et entraîne des variations à long terme des paramètres de l'orbite de la Terre. L'excentricité de 0.02 mesure l'écart entre l'orbite terrestre et un cercle parfait. Il varie entre 0 et 0,07. Sa période varie selon une période 400.000 ans et une de 100.000 ans, donc, le flux global du rayonnement qu'elle reçoit du Soleil varie, suivant sa répartition dans l'espace et le temps. Excentricité : le caractère elliptique de l'orbite aété exagéré. L'astronome Serbe Milutin Milankovitch a démontré entre 1920 et 1941 que toutes ces variations sont la cause des glaciations que la Terre a subies. La dernière grande glaciation a connu son maximum il y a 22.000 ans, les températures étaient inférieures d'environ six degrés à celles actuelles et on peut s'attendre à un retour de la glace dans plusieurs dizaines de milliers d'années.
L'atmosphère de la Terre, ou atmosphère terrestre est la couche gazeuse entourant la Terre. Elle est constituée de 78,11 % d'azote, 20,953 % d'oxygène et de 0,934 % d'argon pour les gaz permanents. Les gaz dont la proportion varie avec l'altitude sont principalement l'eau, le dioxyde de carbone, le dioxyde de soufre et l'ozone. La plus grande part de la masse atmosphérique est proche de la surface : l'air se raréfie en altitude et la pression diminue ; celle-ci peut être mesurée au moyen d'un altimètre ou d'un baromètre. COUCHES ATMOSPHÉRIQUESL'atmosphère est divisée en 5 couches correspondant à différentes parties de la courbe de variation de la température en fonction de l'altitude : Température de l'atmosphère (°C) en fonction de l'altitude (km).
La ceinture de radiations de Van Allen est une zone toroïdale de la magnétosphère terrestre entourant l'équateur magnétique et contenant une grande densité de particules énergétiques. La rencontre de ces particules avec les molécules de la haute atmosphère terrestre est à l'origine des aurores polaires. Cette ceinture fut découverte en 1958 par James Alfred Van Allen à partir des mesures effectuées par des compteurs Geiger embarqués dans les satellites Explorer 1 et Explorer 3. On peut, en réalité, considérer qu'elle est constituée de deux zones distinctes appelées "ceinture intérieure" et "ceinture extérieure". La première, située à environ 5000 km d'altitude, est constituée principalement de protons à haute énergie (jusqu'à plusieurs dizaines de MeV) provenant du vent solaire et du rayonnement cosmique, piégés par le champ magnétique terrestre. La ceinture extérieure, plus large, se déploie entre 20.000 et 36.000 km ; elle est constituée d'électrons également à haute énergie (<1 MeV). Les particules des deux ceintures se déplacent en permanence à grande vitesse entre les parties nord et sud de la magnétosphère. Le niveau de radiation associé serait mortel pour un spationaute sans protection.
La Terre possède un champ magnétique produit par les déplacements de son noyau externe - composé essentiellement de fer et de nickel en fusion conducteurs - qui se comporte comme une gigantesque dynamo. UN BOUCLIER PROTECTEUR DE LA VIE La magnétosphère, créée par le champ magnétique terrestre, joue un rôle essentiel dans le développement de la vie sur terre en déviant les particules mortelles du vent solaire et des rayons cosmiques. Lorsque le noyau se sera refroidi (dans quelques... milliards d'années) et qu'en conséquence le champ magnétique aura disparu, il est probable que les formes de vie existantes ne pourront plus subsister. Ces conditions sont celles qui règnent aujourd'hui sur la Lune et Mars. INVERSION DU CHAMP MAGNÉTIQUE DE LA TERRE Le champ magnétique terrestre s'inverse durant des périodes allant de la dizaine de milliers à de nombreux millions d'années, avec un intervalle moyen de 250.000 ans environ. La dernière modification est peut-être survenu il y a 780.000 ans. Ce dernier changement a été nommé l'inversion Brunhes-Matuyama. Les inversions passées sont gardées en mémoire dans la polarité des roches magmatiques s'étant répandue de manière symétrique autour des rifts océaniques. En effet, ces rifts déversent de la lave à un taux relativement constant, ce qui donne de large bandes sol océanique dans lesquels on peut lire la direction de ce champ. Au moins une fois durant l'histoire de la Terre, le champ magnétique a gardé une direction constante pendant 30 millions d'années. THÉORIESLe mécanisme responsable de cette inversion géomagnétique n'est pas encore bien compris. Certains scientifiques ont produit des modèles du noyau de la Terre dans lequel le champ magnétique est quasi stable et pour lesquels la direction des pôles peut migrer spontanément d'une orientation à l'autre durant une période très courte de quelques centaines à quelques milliers d'années. VERS UNE NOUVELLE INVERSION ?Aujourd'hui, le champ géomagnétique total diminue, ce qui pourrait causer un désastre vers les années 4000 si cette tendance se poursuit. D'autres sources prévoient cette inversion vers les années 3000. Cette déterioration a commencé il y a approximativement 150 ans et s'est accélérée ces dernières années. Depuis, la force du champ magnétique terrestre a décrue de 10 à 15 %. Cependant, personne n'est sûr que la diminution de ce champ continuera dans le futur. Comme jamais personne n'a observé ces inversions et comme le mécanisme de génération du champ magnétique n'est toujours pas bien compris, il est difficile de dire si les variations observées sont les signes d'une nouvelle inversion.
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