La Terre est estimée à environ 4,5 milliards d'années, la vie étant apparue pour la première fois il y a environ 3 milliards d'années.

Pour démêler cette incroyable histoire, les scientifiques utilisent une gamme de techniques différentes pour déterminer quand et où les continents se sont déplacés, comment la vie a évolué, comment le climat a changé au fil du temps, quand nos océans montaient et descendaient, et comment la terre a été façonnée. Les plaques tectoniques – les énormes, des plaques de roche en mouvement constant qui constituent la couche la plus externe de la Terre, la croûte – sont au cœur de toutes ces études.

Avec nos collègues, nous avons publié la première carte tectonique des plaques de la Terre entière d'un demi-milliard d'années d'histoire de la Terre, À partir de 1, il y a 000 millions d'années à 520 millions d'années.

La plage horaire est cruciale. C'est une période où la Terre a traversé les oscillations climatiques les plus extrêmes connues, des extrêmes glacés "Snowball Earth" aux conditions de serre super chaudes, quand l'atmosphère a reçu une injection importante d'oxygène et quand la vie multicellulaire est apparue et a explosé en diversité.

Maintenant, avec cette première carte mondiale de la tectonique des plaques à travers cette période, nous (et d'autres) pouvons commencer à évaluer le rôle des processus tectoniques des plaques sur d'autres systèmes terrestres et même examiner comment le mouvement des structures profondes de notre Terre a pu varier sur un cycle d'un milliard d'années.

La Terre bouge sous nos pieds

Les limites des plaques tectoniques de la Terre moderne sont cartographiées avec des détails atroces.

Dans la Terre moderne, les satellites de positionnement global sont utilisés pour cartographier les changements et les mouvements de la Terre. Nous savons que des panaches de roches chaudes provenant de plus de 2, 500 km de profondeur dans le manteau de la planète (la couche sous la croûte terrestre) ont heurté la carapace solide de la planète (la croûte et la partie supérieure du manteau). Cela force les plaques tectoniques de surface rigides à se déplacer au rythme de la croissance d'un ongle.

De l'autre côté des panaches de roches chaudes ascendantes se trouvent des zones appelées zones de subduction, où de vastes régions du plancher océanique plongent dans les profondeurs de la Terre. Finalement, ces plaques océaniques descendantes frappent la frontière entre les couches du noyau et du manteau de la Terre, environ 2, 900 km plus bas. Ils se réunissent, formant des accumulations thermiques ou chimiques qui finissent par alimenter ces zones d'upwelling.

C'est fascinant, mais ces processus créent également des problèmes pour les scientifiques qui tentent de remonter dans le temps. La planète ne peut être directement cartographiée que sur ses 200 derniers millions d'années. Avant ça, au cours des quatre milliards d'années précédentes, la majorité de la surface de la planète est manquante, car toute la croûte qui gisait sous les océans a été détruite par subduction. La croûte océanique ne dure pas :elle est constamment retirée profondément dans la Terre, où il est inaccessible à la science.

Cartographier la Terre dans les temps lointains

Alors, qu'avons-nous fait pour cartographier la Terre dans les temps lointains ? Pour savoir où étaient les marges des plaques et comment elles ont changé, nous avons recherché des approximations – ou des représentations alternatives – des marges des plaques dans les archives géologiques.

Nous avons trouvé des roches qui se sont formées au-dessus des zones de subduction, dans les collisions continentales, ou dans les fissures où les plaques se sont déchirées. Nos données proviennent de roches trouvées dans des endroits tels que Madagascar, Éthiopie et extrême ouest du Brésil. La nouvelle carte et les travaux associés sont le résultat de quelques décennies de travail de nombreux excellents doctorants et collègues du monde entier.

Nous avons maintenant plus de détails, et une vue bien plus loin dans les temps géologiques, que ceux qui étaient auparavant disponibles pour ceux qui étudient la Terre.

En utilisant d'autres méthodes, les latitudes des continents dans le passé peuvent être calculées, car certaines roches ferrifères gèlent le champ magnétique en elles au fur et à mesure qu'elles se forment. C'est comme une boussole fossile, avec l'aiguille pointée dans le sol à un angle lié à la latitude où elle s'est formée - près de l'équateur, le champ magnétique est à peu près parallèle à la surface de la Terre, aux pôles, il plonge directement vers le bas. Vous pouvez le voir aujourd'hui si vous achetez une boussole en Australie et l'emportez au Canada :la boussole ne fonctionnera pas très bien, car l'aiguille voudra pointer vers la Terre. Les aiguilles de la boussole sont toujours équilibrées pour rester largement horizontales dans la région dans laquelle elles sont conçues pour fonctionner.

Mais, ces mesures dites « paléomagnétiques » sont difficiles à faire, et il n'est pas facile de trouver des roches qui préservent ces archives. Aussi, ils ne nous parlent que des continents et non des marges des plaques ou des océans.

Pourquoi cartographier l'ancienne tectonique des plaques ?

Le manque d'anciennes cartes tectoniques a posé tout un problème sur la façon dont nous comprenons notre Terre.

Les plaques tectoniques influencent de nombreux processus sur Terre, y compris le climat, la biosphère (la sphère de la vie à l'extérieur de la planète), et l'hydrosphère (le cycle de l'eau et comment elle circule autour de la planète et comment sa chimie varie).

En redistribuant simplement les plaques tectoniques, et déplaçant ainsi les positions (les latitudes et longitudes) des continents et des océans, des contrôles sont placés sur les endroits où différentes plantes et animaux peuvent vivre et migrer.

Les emplacements des limites des plaques régissent également la façon dont les courants océaniques redistribuent la chimie de la chaleur et de l'eau. Différentes masses d'eau dans l'océan contiennent des éléments subtilement différents et leurs diverses formes, connus sous le nom d'isotopes. Par exemple, l'eau dans les océans profonds n'était souvent pas à la surface pendant plusieurs milliers d'années, et a une composition différente de l'eau actuellement à la surface de l'océan. Ceci est important car différentes masses d'eau contiennent différentes quantités de nutriments, les redistribuer aux différentes parties de la Terre, changer le potentiel de vie dans différents endroits.

Les plaques tectoniques influencent également la quantité de rayonnement solaire réfléchie vers l'espace, changer la température de la Terre.

La vitesse à laquelle les plaques tectoniques se déplacent a également varié au fil du temps. À différentes périodes de l'histoire de la Terre, il y avait plus de volcans médio-océaniques qu'il n'y en a aujourd'hui, créant un mouvement d'eau tel que la poussée des eaux océaniques sur les continents. A ces moments-là, certains types d'éruptions volcaniques étaient plus fréquents, pomper plus de gaz dans l'atmosphère.

Les chaînes de montagnes se forment lorsque les plaques tectoniques se heurtent, qui affectent les courants océaniques et atmosphériques et exposent les roches à l'érosion. Cela emprisonne les gaz à effet de serre, et libère des nutriments dans l'océan.

Comprendre l'ancienne tectonique des plaques et nous allons en quelque sorte comprendre l'ancien système terrestre. Et la Terre telle qu'elle est aujourd'hui, et dans le futur.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.