Hadéen

L’Hadéen correspond au premier éon géologique de l'histoire de la Terre. Il commence avec la formation de la Terre, il y a 4 540 Ma, et se termine au moment de l'apparition de la vie, vers -3 800 Ma. Ensuite, on parle d'Archéen, dont la première ère est l'Éoarchéen.

L'Hadéen est donc la « petite enfance » de la Terre, mais représente tout de même 700 Ma dans le Précambrien, le Précambrien représentant les 86 premiers pour-cents du temps d'existence de la Terre (soit 4 milliards d'années). Compte-tenu de l'étendue temporelle de cette période et de son « âge » sur l'échelle des temps géologiques, les connaissances des géologues sont minces comparativement aux dernières périodes géologiques. Toutefois, les spécialistes distinguent parfois plusieurs divisions dans l'Hadéen, d'après quelques grands évènements certains ou potentiels (dont on a également les traces via l'étude de la Lune).

Étymologie

Le terme « Hadéen » dérive d'Hadès, le nom grec désignant l'invisible ou les Enfers, ce qui doit rappeler les conditions générales de la Terre à cette époque. C'est le géologue Preston Cloud qui a le premier utilisé l'expression, en 1972 : elle désignait sous sa plume la période située avant la plus ancienne roche connue. Au XIX^e siècle, on trouvait souvent employé le terme d'Azoïque, c'est-à-dire la période de temps « sans ou avant la vie ». Des découvertes récentes^[1] remettent en cause la terminologie moderne, en particulier à cause d'une présence potentielle d'eau à des âges beaucoup plus anciens que ce que l'on croyait jusqu'alors.

Phénomènes généraux de l'Hadéen

Cet éon correspond à la formation et la stabilisation de la Terre primitive.

Formation de la terre

Cette phase recouvre la transformation de la nébuleuse primitive en un système solaire complet. Ses grandes phases sont les suivantes :

• il y a 4 550 Ma, la nébuleuse primitive commence son effondrement sur elle même. Cet effondrement n'est vraisemblablement pas spontané, sans quoi la galaxie serait dépourvue de nébuleuses. C'est pourquoi il est supposé qu'une supernova, explosant dans un voisinage compté en années-lumière voire en dizaines d'années-lumière, a provoqué cet effondrement ;
• l'effondrement passe par le stade de globule de Bok, avant de prendre une forme de disque renflé en son centre, lequel contient l'essentiel de la masse de la nébuleuse d'origine et est essentiellement constitué d'hydrogène. Par simple contraction, sa température augmente. Ce genre de nuage est le plus visible aujourd'hui en infrarouge ;
• la masse du nuage est suffisante pour que sa température au centre dépasse, avec sa pression, les conditions nécessaires pour démarrer la fusion de l'hydrogène. Cela se traduit par un million d'années d'une intense activité solaire. Beaucoup de matière est projetée au loin, en deux jets perpendiculaires au plan du disque : c'est le stade des objets d'Herbig-Haro ;
• cette activité souffle les matériaux légers (hydrogène, hélium, eau, ammoniaque, etc.) loin du Soleil. Le système solaire est séparé en une partie interne, riche en matériaux réfractaires comme la silice et le fer, et en une partie externe, qui s'enrichit en éléments légers ;
• cet enrichissement a permis la formation initiale de Jupiter, située juste hors de la zone riche en éléments réfractaires (4 ua). Cette première planète a localement perturbé le disque protoplanétaire ;
• durant la phase Herbig-Haro, le disque a concentré des particules de poussière de compositions différentes. Leur agrégation donne des grains de plus en plus gros, jusqu'à la formation de météoroïdes et de planétésimaux ;
• finalement, les planétésimaux terminent l'accrétion des planètes par des collisions entre eux. Des corps de dimension planétaire donnent naissance à la Lune par collision tangentielle avec la proto-Terre, arrachent la croûte de Mercure et changent le sens de rotation de Vénus. Les planètes actuelles sont en place. Elles sont accompagnées d'un grand nombre de météorites.

La gravitation a fait tomber ces derniers sur les planètes. La Lune en a gardé la trace et sert de référence pour considérer que le bombardement a duré durant toute la seconde phase de l'Hadéen. Nous sommes alors à 4 500 Ma dans le passé. En 100 Ma, le nuage primordial est devenu un système solaire très jeune, dont la Terre fait partie. Cependant, elle n'est pas stabilisée.

Stabilisation de la Terre

À -4 500 Ma, le dégazage des roches commence et forme l'atmosphère initiale, dite primitive. Compte tenu du rayonnement du soleil à ce stade de sa vie (un peu plus de 70 % de la valeur actuelle), et sur la base d'une atmosphère primitive comparable à l'atmosphère actuelle, la Terre aurait été gelée avec une température de surface proche de -20 °C. Cependant, un fort effet de serre est attesté, imputable à la composition différente de l'atmosphère primitive : elle contenait vraisemblablement de grande quantité de gaz à effet de serre (CO₂, vapeur d'eau…). D'après les gaz contenus aujourd'hui dans les volcans, on pense à une répartition entre les éléments majoritaires suivants : CO₂, CO, N₂, H₂ et HCl. Un enrichissement en eau par un bombardement météoritique plutôt que cométaire est supposé, cela étant attesté par le rapport deutérium/hydrogène des roches météoritiques qui se rapproche le plus, voire est identique à celui de nos océans actuels. Petit à petit, l'atmosphère se refroidit suffisamment pour que l'eau qu'elle contient tombe en pluie. Après cette séparation, la pression atmosphérique devait être proche de 20 MPa, ou 200 bars. Les océans ont donc commencé à se former dès que la température de surface est devenue inférieure à la température critique de l'eau (374,2 °C — dans le cas où la pression atmosphérique était supérieure la pression critique de l'eau égale à 225 bars), mais plus probablement en dessous de 350 °C. Cette opération était terminée à -4 300 Ma.

À -4 400 Ma, la première croûte et le noyau se forment. Selon la composition de la croûte océanique actuelle, ce devait être une croûte basaltique. La croûte continentale est apparue plus tard par différenciations successives. Les bombardements météoritiques ont refondu plusieurs fois cette croûte solide. En même temps, le noyau s'est formé. Lorsque le planétésimal qui deviendra la Terre passe une masse critique, les éléments radioactifs, plus abondants et nombreux qu'aujourd'hui, se mettent à réchauffer ce corps. Le fer est l'élément le plus dense parmi les éléments abondants. Sous l'effet de la chaleur, il s'est mis à former des gouttelettes de métal fondu qui se sont dirigées vers le centre. Lente au début, cette opération s'est ensuite suffisamment accélérée pour que certains parlent de catastrophe du fer. La graine du noyau terrestre s'est alors formée.

À -4 300 Ma, l'atmosphère et les océans sont formés. Grâce à la présence d'eau liquide en grandes quantités, la tectonique des plaques a alors pu démarrer. Elle devait comporter plus de plaques qu'actuellement car la croûte était plus fine et la chaleur disponible plus grande. La tectonique des plaques a permis de démarrer la différenciation des croûtes continentale et océanique. La présence d'eau dans les magmas basaltiques a fait apparaître des roches de type granitique. L'eau de surface a fait aussi apparaître des sédiments détritiques et une différenciation chimique associée. Cela a fait naître des roches d'une densité inférieure à celle des roches basiques. Elles sont restées en surface. Ces paquets de roches se sont regroupés en proto-continents par collisions.

Les conditions nécessaires à l'apparition de la vie sont alors réunies. Lorsque cette dernière apparaît, l'Hadéen est terminé.

Roches de l'Hadéen

Durant les dernières décennies du XX^e siècle, des géologues ont identifié et daté quelques roches de l'Hadéen sur différents sites (ouest du Groenland, nord-ouest du Canada, ouest de l'Australie). La plus ancienne formation de roches connue, dans la ceinture d'Isua, a révélé quelques sédiments altérés datés d'environ 3 800 Ma et provenant d'un dyke qui a pénétré des roches déjà maintes fois déposées. Plus anciens encore, des cristaux de zircon (constituants d'une roche, donc), redéposés sous la forme de sédiments, ont été trouvés dans la partie ouest du Canada et dans la région des Jack Hills, à l'ouest de l'Australie. Ils datent d'environ 4 400 Ma, c'est-à-dire très proche de l'époque de la formation de la Terre sur l'échelle des temps géologiques. Les échantillons du Groenland contiennent des BIF (banded iron formations), donc potentiellement des composés organiques carbonés. Cela signifie qu'une vie fondée sur la photosynthèse était peut-être déjà présente. En comparaison, les fossiles certains les plus anciens jamais trouvés datent d'il y a quelques centaines de millions d'années.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Échelle des temps géologiques
• Origines de la vie

Liens externes

• (en) Fiche sur GeoWhen Database
• (en) Article sur Paleos.com
• (en) New Thermometer Reveals Wet Conditions On Earliest Earth sur SpaceDaily.com
• (en) Formation de la Terre à l'Hadéen
• (en) Formation de la Terre au Précambrien

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