Le temps le plus long du monde

L’âge de la Terre est de 4,54 milliards d’années, ce qui constitue la période la plus longue au monde. Les géologues ont été les premiers à prendre conscience de l’immensité du passé et, en outre, ils l’ont mesuré. Ce faisant, ils ont introduit le concept de temps profond ou géologique, au cours duquel tout ce qui est imaginable sur notre planète s’est produit.

L’hypothèse du temps géologique

L’une des principales préoccupations scientifiques de les fondateurs de la géologie était de comprendre et de mesurer des temps que personne n’avait mesurés : le temps qu’il faut aux montagnes pour s’élever et s’éroder, le temps qu’il faut aux continents pour bouger ou encore le temps qu’il faut à notre planète pour se former.

Depuis le milieu du XXe siècle, le développement de méthodes géochronologiques Cela nous a permis de connaître ces heures avec précision et il est actuellement possible de déterminer l’âge de n’importe quelle roche, y compris extraterrestre.

Mais l’idée du temps géologique s’est développée bien avant qu’il puisse être mesuré. En réalité, ce temps, qu’on appelle aussi parfois temps profondétait une hypothèse proposée par les géologues en raison de la nécessité d’expliquer les observations qui montraient que les processus géologiques se déroulaient sans cesse depuis les origines lointaines de la Terre.

L’abîme du temps

James Hutton (1726-1797) Il fut l’un des premiers scientifiques à soupçonner que les processus géologiques étaient extraordinairement lents.

Il trouva la preuve un matin de juin 1788 alors qu’il arrivait dans un petit bateau avec James Hall (1761-1832) oui John Playfair (1748-1819) à Siccar Point, non loin d’Edimbourg.

À Siccar Point, la mer avait exposé des strates disposées presque verticalement sur lesquelles d’autres strates plus modernes reposaient horizontalement. Absorbé par la découverte, Hutton comprit que ce qu’il observait avec ses amis était le résultat d’un phénomène géologique extraordinaire : le plissement, comme s’il s’agissait du soufflet d’un accordéon, des couches les plus anciennes, leur érosion ultérieure et le dépôt et la consolidation. de sédiments plus modernes.

Il était clair que cette séquence de processus nécessitait beaucoup de temps. Comme l’écrira plus tard son ami Playfair, devant ces rochers, « l’esprit semblait ressentir le vertige alors qu’il regardait si loin dans l’abîme du temps ».

Hutton était également conscient de quelque chose de tout aussi important : la formation, la transformation et la destruction des roches ont dû se répéter de nombreuses fois au cours de l’histoire de la Terre, « sans que nous trouvions des signes de début ou des perspectives de fin ».

C’est sur cette côte sauvage écossaise qu’est né notre concept actuel du temps géologique.

Ce que nous disent les rochers

Les géologues doivent extraire les informations contenues dans les roches pour révéler leur histoire. Cela nécessite de savoir ce que les roches peuvent réellement nous dire. Le géologue a consacré sa vie à cette question. Charles Lyell (1797-1875)qui a conclu que les processus géologiques que nous pouvons observer aujourd’hui – tels que la sédimentation, l’érosion, les éruptions volcaniques et les tremblements de terre – sont, par essence, les mêmes processus qui se sont produits dans le passé.

La conclusion de Lyell nous permet d’interpréter ce que nous observons dans les roches en recourant aux causes et aux mécanismes qui opèrent aujourd’hui, ce qui est souvent exprimé par la phrase : le présent est la clé du passé. Depuis qu’il a été énoncé, ce principe est devenu le fondement de toutes les recherches géologiques, y compris celles qui commencent à être menées sur d’autres planètes.

L’erreur de Darwin

L’allongement des temps géologiques était également l’une des principales préoccupations des Charles Darwin (1809-1882). Pour que la sélection naturelle soit un mécanisme évolutif efficace, elle devait fonctionner sur des périodes de temps extrêmement longues. La validité de sa théorie dépendait considérablement de l’âge de la Terre.

Les calculs du prestigieux physicien William Thomson (1824-1907) en 1862, trois ans seulement après la publication de L’origine des espècesn’a pas atténué l’angoisse de Darwin

Thomson, se basant sur une estimation de la vitesse de refroidissement de la Terre à partir d’un état incandescent initial, a affirmé que son âge serait compris entre 20 et 100 millions d’années. Cet âge de la Terre était trop court pour que l’évolution des espèces se fasse par sélection naturelle.

Darwin, préoccupé par la façon dont les calculs de Thomson remettaient en question sa théorie, décida de faire sa propre estimation : il calcula le temps qu’il faudrait pour que les roches s’érodent. Formations rocheuses du Jurassique et du Crétacé du Wealdau sud-est de l’Angleterre.

Pour son calcul, Darwin a supposé que la mer avait érodé ces formations à raison de 2,54 cm par an. Bien que cette valeur du taux d’érosion soit raisonnable, il ne s’agissait que d’une estimation basée sur des observations générales. Darwin a conclu que les formations de Weald étaient vieilles d’environ 300 millions d’années (le temps qu’il aurait fallu à la mer pour les éroder).

Darwin apprit peu après que ses calculs étaient erronés et qu’il avait sous-estimé les forces érosives. Dans les éditions ultérieures de L’origine des espèces Il corrige ses calculs à la baisse, mais ne parvient pas à fournir une valeur convaincante pour les formations Weald. On sait actuellement que ces formations ont mis environ 66 millions d’années à s’éroder.

Thomson a également apporté plusieurs révisions à ses calculs sophistiqués qui, au désespoir de Darwin et de ses collègues, ont permis d’obtenir des âges encore plus jeunes pour la Terre. Les désaccords entre géologues et biologistes, d’une part, et physiciens, d’autre part, ont donné lieu à une vive controverse.

Et le XIXe siècle s’est terminé sans que personne ne puisse mesurer avec précision le temps géologique.

Montres du temps profond

Au début du XXe siècle, l’éminent physicien Ernst Rutherford (1871-1937) et son disciple d’alors Frédéric Soddy (1877-1956) Ils avaient déjà compris que désintégration radioactive de certains éléments pourraient être utilisés pour dater les roches et donc déterminer l’âge de la Terre. L’idée était simple : si nous connaissions la vitesse à laquelle un élément se transforme en un autre (par exemple, l’uranium en plomb), et que nous pouvions mesurer la relation entre la quantité de l’élément d’origine (l’uranium) et celle de l’élément dérivé (le plomb). dans un rocher, on pourrait estimer son âge.

En pratique, la datation radiométrique des roches n’est pas une tâche simple et il a fallu plusieurs décennies avant que les scientifiques puissent en déterminer l’origine. âge de la terre. Certaines des avancées les plus notables dans le développement des méthodes de datation des roches ont été réalisées par le chimiste Bertram B. Boltwood (1870-1927) et le géologue Arthur Holmes (1890-1965)qui s’est concentré sur la désintégration de l’uranium en plomb et a fourni les premières mesures (et peu fiables) des roches au cours des premières décennies du 20e siècle.

temps profond

En 1956, le géochimiste Claire Cameron Patterson (1922-1995) a déterminé avec précision l’âge de la Terre à 4,555 millions d’années, une valeur très proche des 4,540 (+/-45) millions d’années récemment mesurées avec des techniques de datation radiométrique plus avancées. Enfin, le temps profond pourrait être mesuré.

Actuellement, plusieurs ont été développés méthodes de datation rockpresque tous basés sur des séries de désintégration d’éléments radioactifs, tels que ceux de l’uranium-plomb, du samarium-néodyme, du potassium-argon et du rubidium-strontium. Avec les âges fournis par ces méthodes, et sans perdre de vue le principe « le présent est la clé du passé », les géologues révèlent progressivement ce qui s’est passé sur Terre et sur d’autres planètes au cours des périodes les plus longues de l’histoire du monde.