Sciences · Terre et climat
La formation de la Terre
La Terre s’est formée il y a environ 4,54 milliards d’années par l’agglomération de poussières et de roches en orbite autour du jeune Soleil, puis s’est différenciée en couches après un impact géant.
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La Terre n’est pas née d’un seul coup. Sa formation s’étale sur plusieurs dizaines de millions d’années, depuis un nuage de gaz et de poussières jusqu’à une planète rocheuse dotée d’un noyau de fer, d’océans et d’une atmosphère. Ce scénario est reconstitué grâce aux météorites, aux roches lunaires, aux plus vieux minéraux terrestres et à la modélisation numérique.
Les grandes étapes
| Âge (milliards d’années) | Étape |
|---|---|
| 4,567 | Condensation des premiers solides dans le disque autour du Soleil |
| 4,567 à 4,56 | Formation des planétésimaux, corps de quelques kilomètres |
| 4,56 à 4,5 | Croissance des embryons planétaires puis de la proto-Terre |
| Environ 4,5 | Impact géant de Théia et formation de la Lune |
| 4,5 à 4,4 | Océan de magma, formation du noyau, première atmosphère |
| Environ 4,4 | Premiers océans et premiers fragments de croûte (zircons) |
| 4,0 à 3,8 | Plus vieilles roches conservées ; possible pic de bombardement |
| Environ 3,5 | Premières traces de vie largement admises |
1. Le disque protoplanétaire
Il y a environ 4,6 milliards d’années, un fragment de nuage interstellaire s’effondre sur lui-même, peut-être sous l’effet de l’onde de choc d’une supernova voisine. Au centre naît le Soleil ; autour, la matière restante s’aplatit en un disque de gaz et de poussières en rotation.
Près du Soleil, il fait trop chaud pour que la glace subsiste : seuls les métaux et les silicates se condensent. C’est pourquoi les planètes intérieures (Mercure, Vénus, la Terre, Mars) sont rocheuses, tandis que les géantes gazeuses se sont formées plus loin (voir système solaire).
2. L’accrétion
Les grains de poussière s’agglomèrent en graviers, puis en planétésimaux de quelques kilomètres. Au-delà d’une certaine taille, la gravitation prend le relais : les plus gros corps attirent les plus petits et grossissent de plus en plus vite. Des dizaines d'embryons planétaires, de la taille de la Lune ou de Mars, entrent en collision pendant quelques dizaines de millions d’années. La Terre est le produit de ces chocs successifs.
3. L’impact géant et la naissance de la Lune
L’hypothèse la plus admise veut qu’un corps de la taille de Mars, baptisé Théia, ait percuté la proto-Terre il y a environ 4,5 milliards d’années. Une partie de la matière éjectée, mélange des deux corps, s’est rassemblée en orbite pour former la Lune.
Cette hypothèse explique plusieurs faits : la Lune est pauvre en fer, ses roches ont des compositions isotopiques presque identiques à celles de la Terre, et le système Terre-Lune possède un moment cinétique élevé. Les détails (taille de Théia, angle du choc) restent discutés.
4. L’océan de magma et la différenciation
L’énergie des impacts et la désintégration d’éléments radioactifs à vie courte, comme l’aluminium 26, fondent la planète sur des centaines de kilomètres de profondeur. Dans cet océan de magma, les matériaux se séparent par densité :
- le fer et le nickel, lourds, migrent vers le centre et forment le noyau ;
- les silicates forment le manteau ;
- les éléments les plus légers se concentrent en surface, dans une première croûte.
5. L’eau et l’atmosphère
En refroidissant, la planète dégaze : vapeur d’eau, dioxyde de carbone, azote s’échappent des roches et du magma pour former une atmosphère primitive dépourvue d’oxygène libre. Quand la surface descend sous 100 °C, la vapeur se condense et les pluies remplissent les premiers océans.
L’origine de l’eau reste débattue. Une partie a pu être présente dès l’accrétion, dans les roches qui ont formé la Terre ; une autre a pu être apportée par des astéroïdes riches en eau, dont la composition isotopique ressemble à celle des océans. Les comètes semblent avoir joué un rôle mineur (voir astéroïdes et comètes).
6. L’éon hadéen
Les 500 premiers millions d’années forment l'Hadéen, nommé d’après Hadès, dieu des Enfers, en raison de l’image d’une planète infernale. Les zircons des Jack Hills, âgés de 4,4 milliards d’années, nuancent ce tableau : ils indiquent l’existence précoce d’eau liquide et de croûte. Les impacts restent nombreux ; l’existence d’un pic de bombardement vers 3,9 milliards d’années, déduit des roches lunaires, est aujourd’hui remise en question.
C’est dans cet environnement que la vie apparaît, avant 3,5 milliards d’années (voir origine de la vie). L’oxygène ne s’accumulera dans l'atmosphère que bien plus tard, vers 2,4 milliards d’années, grâce à la photosynthèse des cyanobactéries.
Questions fréquentes
Combien de temps a duré la formation de la Terre ?
L’essentiel de la masse s’est accumulé en quelques dizaines de millions d’années, peut-être jusqu’à 100 millions d’années pour les derniers apports, après la condensation des premiers solides il y a 4,567 milliards d’années.
Pourquoi la Terre est-elle ronde ?
Au-delà de quelques centaines de kilomètres de diamètre, la gravité d’un corps est assez forte pour déformer la roche et la rassembler en sphère, la forme qui minimise l’énergie. La rotation aplatit légèrement la Terre aux pôles.
La Terre a-t-elle toujours eu une Lune ?
Non. La Lune s’est formée après l’impact géant, quelques dizaines de millions d’années après le début du système solaire. Elle était alors beaucoup plus proche de la Terre qu’aujourd’hui et s’éloigne encore de 3,8 cm par an.