Hadéen

L' Hadéen ( / h eɪ ˈ d iː ə n , ˈ h eɪ d i ə n / hay- DEE -ən, HAY -dee-ən ) est le premier et le plus ancien des quatre éons géologiques connus de l'histoire de la Terre , commençant avec la formation de la planète il y a environ 4,6 milliards d'années (estimé à 4 567,30 ± 0,16 millions d'années fixé par l'âge du plus vieux matériau solide du système solaire trouvé dans certaines météorites vieilles d'environ 4,567 milliards d'années ), et se terminant il y a 4,031 milliards d'années. La collision interplanétaire qui a créé la Lune s'est produite au début de cet éon. L'éon hadéen a été succédé par l' éon archéen , avec le bombardement lourd tardif supposé avoir eu lieu à la limite Hadéen-Archéen.

Les roches hadéennes sont très rares, constituées en grande partie de zircons granulaires provenant d'une localité ( Jack Hills ) en Australie occidentale . géophysiques hadéens restent controversés parmi les géologues : la tectonique des plaques et la croissance des cratons en continents ont peut-être commencé à l'Hadéen, mais il existe encore des incertitudes.

Au début de l'Hadéen, la Terre possédait une atmosphère très épaisse, riche en hydrures , dont la composition ressemblait probablement à celle de la nébuleuse solaire et des géantes gazeuses , avec principalement de la vapeur d'eau , du méthane et de l'ammoniac . À mesure que la surface de la Terre se refroidissait, l'eau atmosphérique vaporisée se condensait en eau liquide et un superocéan recouvrant presque toute la planète s'est formé, transformant la Terre en planète océanique . Le dégazage volcanique et les bombardements d'astéroïdes ont encore modifié l'atmosphère de l'Hadéen pour finalement la transformer en atmosphère paléoarchéenne , riche en azote et en dioxyde de carbone , faiblement réductrice .

Le nom de l'éon « Hadéen » vient d' Hadès , le dieu grec des enfers (dont le nom est également utilisé pour décrire les enfers eux-mêmes), faisant référence aux conditions infernales qui régnaient alors sur la Terre primitive : la planète venait de se former à partir d' une accrétion récente , et sa surface était encore en fusion avec de la lave surchauffée en raison de cela, de l'abondance d'éléments radioactifs à courte durée de vie et des fréquents événements d'impact avec d'autres corps du système solaire.

Le terme a été inventé par le géologue américain Preston Cloud , à l'origine pour désigner la période antérieure aux premières roches connues sur Terre. WB Harland a plus tard inventé un terme presque synonyme, la période Priscoenne , à partir de priscus , un mot latin pour « ancien ». D'autres textes plus anciens font référence à cet éon comme le Pré-Archéen .

Avant les années 1980 et la découverte de fragments lithiques hadéens , les récits scientifiques des explications de la Terre primitive étaient presque entièrement entre les mains de modélisateurs géodynamiques .

Au cours des dernières décennies du XXe siècle, les géologues ont identifié quelques roches hadéennes dans l'ouest du Groenland , le nord-ouest du Canada et l'ouest de l'Australie . En 2015, des traces de minéraux carbonés interprétées comme des « vestiges de vie biotique » ont été trouvées dans des roches vieilles de 4,1 milliards d'années en Australie occidentale.

Les cristaux de zircon les plus anciens datés , enfermés dans un conglomérat de grès métamorphisé dans les Jack Hills du terrane de gneiss de Narryer en Australie occidentale, datent de 4,404 ± 0,008 Ga . Ce zircon est une légère valeur aberrante, le plus ancien zircon daté de manière cohérente se rapprochant de 4,35 Ga — environ 200 millions d'années après l'époque hypothétique de la formation de la Terre .

Dans de nombreuses autres régions, des xénocristaux (ou des reliques) de zircons hadéens enfermés dans des roches plus anciennes indiquent que des roches plus jeunes se sont formées sur des terrains plus anciens et ont incorporé une partie du matériau plus ancien. Un exemple se trouve dans le bouclier guyanais de la formation d'Iwokrama au sud de la Guyane, où des noyaux de zircon ont été datés à 4,22 Ga.

Une quantité considérable d'eau aurait été présente dans la matière qui a formé la Terre. Les molécules d'eau auraient échappé plus facilement à la gravité terrestre lorsque la planète était moins massive lors de sa formation. La photodissociation par les ultraviolets à ondes courtes de la lumière solaire pourrait diviser les molécules d'eau de surface en oxygène et en hydrogène , le premier étant facilement éliminé par l' atmosphère alors réductrice , tandis que le second (avec l' hélium tout aussi léger ) devrait quitter continuellement l'atmosphère (comme c'est le cas aujourd'hui) en raison de l'échappement atmosphérique .

Une partie de l'ancienne planète aurait été perturbée par l' impact qui a créé la Lune , ce qui aurait dû provoquer la fonte d'une ou deux grandes régions de la Terre. La composition actuelle de la Terre suggère qu'il n'y a pas eu de refonte complète car il est difficile de faire fondre et de mélanger complètement d'énormes masses rocheuses. Cependant, une bonne partie de la matière aurait dû être vaporisée par cet impact. La matière se serait condensée en 2 000 ans. océan de magma initial s'est solidifié en 5 millions d'années, laissant derrière lui des volatils chauds qui ont probablement entraîné une forte concentration de CO
₂atmosphère contenant de l'hydrogène et de la vapeur d'eau . L'atmosphère lourde initiale avait une température de surface de 230 °C (446 °F) et une pression atmosphérique supérieure à 27 atmosphères standard .

Des études sur les zircons ont montré que l'eau liquide aurait existé il y a entre 4,0 et 4,4 milliards d'années, très peu de temps après la formation de la Terre. Les océans d'eau liquide existaient malgré la température de surface élevée, car à une pression atmosphérique de 27 atmosphères, l'eau reste liquide même à ces températures élevées.

La source la plus probable de l'eau dans l'océan Hadéen était le dégazage du manteau terrestre . du bombardement d'une quantité substantielle d'eau est peu probable, en raison de l'incompatibilité des fractions isotopiques entre la Terre et les comètes.

Les impacts d'astéroïdes durant l'Hadéen et l'Archéen auraient périodiquement perturbé l'océan. Les archives géologiques datant d'il y a 3,2 Gya contiennent des preuves d'impacts multiples d'objets mesurant jusqu'à 100 kilomètres de diamètre. Chacun de ces impacts aurait fait bouillir jusqu'à 100 mètres d'un océan global et aurait temporairement élevé la température atmosphérique à 500 °C. Cependant, la fréquence des impacts de météorites est toujours à l'étude : la Terre a peut-être traversé de longues périodes où les océans liquides et la vie étaient possibles.

L'eau liquide absorberait le dioxyde de carbone de l'atmosphère primitive ; cela ne suffirait pas à lui seul à réduire substantiellement la quantité de CO
₂.

Une étude de 2008 sur les zircons a révélé que la roche hadéenne australienne contient des minéraux indiquant l'existence d' une tectonique des plaques il y a 4 milliards d'années (environ 600 millions d'années après la formation de la Terre). Cependant, certains géologues suggèrent que les zircons auraient pu être formés par des impacts de météorites. Les preuves directes de la géologie hadéenne à partir des zircons sont limitées, car les zircons sont en grande partie rassemblés dans une seule localité en Australie. [ Les modèles géophysiques sont sous-contraints, mais peuvent brosser un tableau général de l'état de la Terre à l'Hadéen.

La convection du manteau dans l'Hadéen était probablement vigoureuse, en raison d' une viscosité plus faible . La viscosité plus faible était due aux niveaux élevés de chaleur radiogénique et au fait que l'eau dans le manteau n'avait pas encore complètement dégazé. La question de savoir si la convection vigoureuse a conduit à la tectonique des plaques dans l'Hadéen ou si elle était confinée sous un couvercle rigide est toujours un sujet de débat. On pense que la présence d'océans hadéens a déclenché la tectonique des plaques.

La subduction due à la tectonique des plaques aurait éliminé le carbonate des premiers océans, contribuant ainsi à l'élimination du CO
₂-atmosphère primitive riche en uranium. La disparition de cette atmosphère primitive est la preuve de la tectonique des plaques hadéennes.

Si la tectonique des plaques s'est produite à l'Hadéen, elle aurait formé une croûte continentale . Différents modèles prédisent différentes quantités de croûte continentale au cours de l'Hadéen. Les travaux de Dhiume et al. prédisent qu'à la fin de l'Hadéen, la croûte continentale n'avait que 25 % de la superficie actuelle. Les modèles de Korenaga et al. prédisent que la croûte continentale a atteint son volume actuel entre 4,2 et 4,0 Gya .

La quantité de terre exposée dans l'Hadéen ne dépend que vaguement de la quantité de croûte continentale : elle dépend aussi du niveau de l'océan. Dans les modèles où la tectonique des plaques a commencé à l'Archéen, la Terre possède un océan global dans l'Hadéen. La chaleur élevée du manteau a peut-être rendu difficile le maintien de hautes altitudes dans l'Hadéen. Si des continents se sont formés dans l'Hadéen, leur croissance a concurrencé le dégazage de l'eau du manteau. Les continents peuvent être apparus au milieu de l'Hadéen, puis avoir disparu sous un océan épais à la fin de l'Hadéen. La quantité limitée de terre a des implications sur l' origine de la vie .

Salditt et al. ont montré que les microenvironnements géothermiques abondants de type Hadéen avaient le potentiel de soutenir la synthèse et la réplication de l'ARN et donc éventuellement l'évolution d'une forme de vie primitive. Il a été démontré que les systèmes de roches poreuses comprenant des interfaces air-eau chauffées permettent la réplication de l'ARN catalysée par ribozyme des brins sens et antisens, suivie d'une dissociation ultérieure des brins, permettant ainsi la synthèse, la libération et le repliement combinés des ribozymes actifs. Un tel système d'ARN primitif peut également avoir été capable de subir une commutation de brin modèle pendant la réplication ( recombinaison génétique ) comme cela se produit pendant la réplication de l'ARN des coronavirus existants . Une étude publiée en 2024 a déduit que le dernier ancêtre commun de toute la vie actuelle a émergé pendant l'Hadéen, entre 4,09 et 4,33 Gya.