Publié le 2024-11-21 14:35:00. Pendant près d’un milliard d’années, la durée du jour sur Terre a été figée à environ 19 heures, une découverte qui remet en question notre compréhension de l’évolution de la planète et de son lien intime avec l’émergence de la vie.
- Il y a entre 2 et 1 milliard d’années, la durée du jour était stable à environ 19 heures.
- Cette stabilité est due à un équilibre entre le freinage des marées océaniques exercé par la Lune et la poussée des marées atmosphériques générées par le Soleil.
- Cette durée de journée particulière pourrait avoir favorisé la production d’oxygène par les premiers organismes photosynthétiques.
Une équipe de géophysiciens a mis en évidence un phénomène surprenant : pendant une période exceptionnellement longue, s’étendant sur près d’un milliard d’années, la Terre a connu des journées beaucoup plus courtes qu’aujourd’hui, d’une durée d’environ 19 heures. Cette découverte, basée sur l’analyse de roches sédimentaires anciennes, révèle un lien insoupçonné entre la rotation de notre planète, son atmosphère et l’évolution de la vie.
Les modèles traditionnels expliquent le ralentissement de la rotation terrestre par l’attraction gravitationnelle de la Lune sur les océans, créant des marées qui dissipent de l’énergie. Ce processus, bien documenté, allonge progressivement les jours de quelques millièmes de seconde par siècle. Cependant, les nouvelles recherches, menées par une équipe dirigée par Ross Mitchell, suggèrent que ce n’est qu’une partie de l’histoire.
En compilant des données provenant de dizaines d’estimations de la durée du jour sur les 2,5 derniers milliards d’années, les chercheurs ont identifié une période singulière, située entre 2 et 1 milliard d’années avant notre ère, durant laquelle la durée du jour est restée remarquablement stable. Selon les mots de Mitchell, la durée du jour a cessé d’augmenter et est restée « stable » pendant cet intervalle, une période que de nombreux géologues appellent le « milliard ennuyeux ».
L’explication réside dans un phénomène méconnu : les marées atmosphériques. Le Soleil, en chauffant l’atmosphère terrestre, génère des ondes de pression qui exercent une légère poussée sur la rotation de la planète. Si la fréquence de ces ondes correspond au « rythme naturel » de la rotation terrestre, une résonance se produit, un peu comme pousser une balançoire au bon moment. Dans ce scénario, les marées atmosphériques peuvent légèrement accélérer la rotation, compensant ainsi le freinage exercé par les marées océaniques.
L’étude conclut qu’au cours du Protérozoïque moyen, cet équilibre a été atteint. Le freinage des marées océaniques et la poussée des marées atmosphériques se sont neutralisés, bloquant la durée du jour à environ 19 heures pendant près d’un milliard d’années.
Cette période de journées courtes coïncide avec une étape cruciale de l’évolution de la vie : l’augmentation significative de la concentration d’oxygène dans l’atmosphère terrestre. Les premiers organismes photosynthétiques, notamment les cyanobactéries, qui formaient des tapis sur les fonds marins peu profonds, ont joué un rôle clé dans ce processus. Ces micro-organismes libéraient de l’oxygène pendant la journée et en consommaient la nuit.
Des expériences et des modèles menés sur des tapis microbiens modernes montrent que lorsque les journées sont trop courtes (inférieures à 16 heures), ces systèmes consomment presque tout l’oxygène qu’ils produisent. En revanche, lorsque la durée du jour s’allonge, la période d’exposition à la lumière augmente, permettant à une plus grande quantité d’oxygène de s’échapper dans l’eau et dans l’atmosphère.
Ainsi, la stabilité de la durée du jour à 19 heures pendant un milliard d’années aurait permis une production nette d’oxygène, sans pour autant atteindre des niveaux excessifs. Cette hypothèse est corroborée par les données géochimiques, qui indiquent des niveaux d’oxygène modérés et relativement stables pendant cette période précédant les augmentations spectaculaires qui ont favorisé l’émergence d’organismes plus complexes.
Aujourd’hui, la rotation terrestre continue d’évoluer, bien que de manière beaucoup plus lente. Les horloges atomiques permettent de mesurer des variations de quelques millièmes de seconde d’une année à l’autre, influencées par les vents, les courants océaniques et les mouvements du métal en fusion dans le noyau terrestre. Une analyse des données entre 1962 et 2012 a révélé un cycle d’environ 5,9 ans dans la vitesse de rotation, associé à des changements brusques du champ magnétique, appelés chocs géomagnétiques.
Le changement climatique joue également un rôle croissant. La fonte des glaciers et des calottes polaires modifie la répartition des masses d’eau, ralentissant légèrement la rotation terrestre et allongeant la journée de quelques millièmes de seconde par siècle. Les calculs suggèrent que d’ici la fin du siècle, l’impact du climat pourrait égaler, voire dépasser celui des marées lunaires.
Ces variations, imperceptibles dans la vie quotidienne, sont cependant cruciales pour les systèmes de positionnement, de télécommunications et la définition officielle du temps. En fin de compte, la Terre, qui a passé un milliard d’années avec des journées de 19 heures, continue de porter cette histoire gravée dans ses roches, son atmosphère et chaque milliseconde que nous ajoutons ou soustrayons à nos horloges.
L’étude originale, intitulée « Middle Proterozoic day length constrained by tidal resonance », a été publiée dans la revue Nature Geoscience.