La Terre s’est formée au sein du système solaire à peu près en même temps que le Soleil, il y a environ 4,55 Ga (Giga ou milliards d’années). Une grosse étoile - une supernova - a dû exploser, ébranlant une nébuleuse interstellaire située à proximité, dans une branche de notre galaxie, la Voie lactée. Ses gaz et poussières ont alors commencé à se concentrer et à s'effondrer sur eux-mêmes sous l'effet de la gravitation, formant un disque au centre duquel s'est allumé le Soleil. Notre étoile contient 99,86 % de toute la masse du système. Parmi les quatre planètes telluriques et les quatre planètes gazeuses qui le composent, Jupiter et Saturne regroupent à elles deux plus de 90 % de la masse restante. La Terre n'est donc qu'une partie infime, du point de vue de sa masse, au sein du système solaire. Illustration : "Système solaire en formation © Nasa/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC) : Cette vue d’artiste qui illustre un système planétaire en formation n’est pas complètement imaginaire."

La température de cette Terre primitive est d'environ 4700°C (chaleur due aux collisions), elle est donc formée de matière en fusion. Lorsque le planétésimal qui deviendra la Terre dépasse 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 se met à former des gouttelettes de métal fondu qui se dirigent vers le centre. Lente au début, cette opération s'accélère ensuite suffisamment pour que certains parlent de catastrophe du fer. A approximativement 4,533 Ga, Théia, une proto-planète de la taille de Mars, entre en collision avec la Terre selon un angle oblique faible. Un disque contenant les matériaux éjectés se forme autour de la Terre et se recondense rapidement en un seul corps, la Lune, qui orbite plus rapidement et à une distance 15 fois moindre qu'aujourd'hui. Cette collision a probablement modifié l'axe de rotation de la Terre dont l’inclinaison est à l'origine des saisons. Petit à petit, elle se refroidit, les éléments les plus légers remontent vers la surface et les plus lourds (principalement le fer) s'enfoncent pour former un noyau. - Illustration : Image d'artiste. Impact simulé de Théia avec la Terre, il y a 4,533 milliards d'années, soit environ 34 millions d'années après la formation de la Terre. -

À 4,5 Ga, 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 dû être gelée avec une température de surface proche de -20 °C. Cependant, un fort effet de serre est attesté, et il est dû à la composition différente de l'atmosphère primitive. D'après les gaz qui s’échappent aujourd'hui des volcans, on pense à une répartition entre les éléments majoritaires suivants : CO2 (dioxyde de carbone), CO (monoxyde de carbone), N2 (azote), H2 (hydrogène) et HCl (chlorure d’hydrogène).
A 4,4 Ga, le processus de formation de la première croûte et du noyau est achevé. Selon la composition de la croûte océanique actuelle, ce devait être une croûte basaltique. La croûte continentale apparaîtra plus tard par différenciations successives car elle est refondue plusieurs fois par les bombardements météoritiques. - Illustration : Don Dixon, artiste spécialisé dans le "space art", imagine ainsi la Terre primitive. -

Les quatre planètes telluriques (Mercure, Vénus, la Terre et Mars) se sont formées trop près du Soleil pour avoir de l'eau. Ce n'est qu'au-delà de Mars que celle-ci a pu subsister sous forme de glace. On suppose donc qu’un enrichissement en eau a été provoqué par un bombardement météoritique, une hypothèse qui est attestée par le rapport deutérium/hydrogène des roches météoritiques qui se rapproche le plus, voire est identique à celui de nos océans actuels – le deutérium est un isotope naturel de l'hydrogène avec pour noyau atomique un proton et un neutron -. Un Grand Bombardement Tardif aurait eu lieu de 4,1 à 3,9 milliards d'années, durant lequel se serait produite une notable augmentation des impacts météoriques ou cométaires sur les planètes telluriques. En effet, les datations des roches lunaires rapportées par les missions du programme Apollo qui ont atteint la Lune indiquent que ses sols ont un âge d'environ 4 milliards d'années, soit plusieurs centaines de millions d'années de moins que le Système solaire lui-même. Le modèle de Nice l’explique par la migration des planètes géantes (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune), qui aurait produit diverses résonances, conduisant à déstabiliser les ceintures d'astéroïdes existant à cette période, et qui auraient été précipitées vers l'intérieur du système solaire. - Illustrations : Terre primordiale (vue d'artiste). - Eau lourde -

Sur Terre, les cratères d'impact sont rarement faciles à identifier. Jusqu’aux années soixante, début de « l’ère spatiale », ils étaient, sauf rares exceptions, rapportés à des phénomènes volcaniques. Au contraire, La Lune qui ne possède ni eau (ou presque), ni atmosphère, ni vie, conserve les cicatrices laissées par tous les impacts qu’elle a reçus depuis que sa tectonique s’est figée. Lorsque la météorite arrive au sol, elle y pénètre rapidement en se vaporisant sous l’énorme énergie de l’impact. Le sol se comporte comme une matière élastique – à sa mesure – et s’enfonce profondément, tout en se vaporisant et en se fracturant. Ensuite, le sol reprend sa place, c'est le rebond. Lors du rebond, et quand la taille du cratère est suffisante, le centre se soulève plus que les alentours, un peu comme une goutte d'eau. Il se forme alors un pic central plus ou moins prononcé. Lorsque la météorite est suffisamment grosse pour percer la croûte et provoquer des épanchements magmatiques, on parle de bassin et non plus de cratère. Photo : Chute d'une goutte d'eau -

Petit à petit, l'atmosphère se refroidit suffisamment pour que l'eau qu'elle contient tombe en pluie. Après cette séparation, la pression atmosphérique doit être proche de 20 Mpa (méga pascal) ou 200 bars. – Actuellement, elle est de 1 013 hPa au niveau de la mer, soit 1,013 bar -. Les océans commencent donc à se former dès que la température de surface devient inférieure à la température critique de l'eau (374,15 °C dans le cas où la pression atmosphérique était supérieure, avec la pression critique de l'eau égale à 221,2 bars), mais plus probablement en dessous de 350 °C. À 4,3 Ga, l'atmosphère et les océans sont formés.

Grâce à la présence d'eau liquide en grande quantité, la tectonique des plaques peut alors démarrer. Il devait y en avoir davantage qu'actuellement car la croûte était plus fine et la chaleur à dissiper plus grande. La tectonique des plaques permet de démarrer la différenciation des croûtes continentale et océanique. La présence d'eau dans les magmas basaltiques fait apparaître des roches de type granitique. L'eau de surface fait aussi apparaître des sédiments détritiques et une différenciation chimique associée. Ainsi naissent des roches d'une densité inférieure à celle des roches basaltiques. Elles restent en surface et se regroupent en proto-continents par collisions. - Photo : Cratères lunaires (Cratères Ptolémée, Albategnus, Alphonse et Arzachel) - Schémas : Tectonique des plaques archéenne et actuelle -

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