Science de la Terre, science de l’Univers

Daniel Nahon, Roland Trompette

Description

En trente-sept petits chapitres très vivants, voici tout ce qu’il faut savoir sur les divers aspects de la Terre : sa place au sein de l’Univers, sa composition et l’évolution des continents, la nature et le fonctionnement des sols, le développement de la faune et de la flore, le climat, les vents, les eaux, etc. On découvrira par exemple pourquoi la mer est salée, ce qui explique que le Sahara ait jadis été couvert de glace, comment fonctionnent les courants marins ou encore ce que cachent les entrailles de la planète et comment naissent ou disparaissent les montagnes. Le ciel fait rêver, mais avec Roland Trompette et Daniel Nahon, le sol sous nos pieds aussi ! Roland Trompette a été ingénieur géologue au Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) et directeur de recherche au CNRS. Auteur de L’Épuisement de la Terre, Daniel Nahon est professeur émérite à l’université Paul-Cézanne d’Aix-en-Provence et professeur honoraire de l’Institut universitaire de France. Géochimiste, il est spécialiste des sols des pays chauds. 

Sujets

• Sciences de la nature
• Géologie
• géologie
• Earth Sciences
• Sciences et techniques
• Geology
• Science

Informations

• Publié par: Odile Jacob
• Date de parution: 01 septembre 2011
• Nombre de lectures: 19
• EAN13: 9782738187437
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 1 Mo

Extrait

Daniel Nahon est l’auteur des sections 14 à 18 qui constituent la partie « Le sol, épiderme de la Terre, et la végétation qu’il porte », et Roland Trompette des autres. Jean-Jacques Motte, dessinateur au CEREGE (Centre d’enseignement et de recherche européen en géosciences de l’environnement) à Aix-en-Provence, a dessiné les illustrations et organisé le manuscrit.
© O DILE J ACOB , SEPTEMBRE  2011
15, rue Soufflot, 75005 Paris
www.odilejacob.fr
EAN : 978-2-7381-8743-7
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Introduction

Des milliers d’ouvrages, rédigés dans toutes les langues, traitent de l’histoire de l’Univers et de la Terre. Nous avons voulu aborder ces sujets différemment, à travers trente-sept chroniques. Petites histoires de Terre, enfilées comme autant de perles pour raconter, sans ennuyer, quelques grandes étapes de la découverte et de l’étude de notre Univers et de notre planète. Dans ces chroniques sont abordées quelques questions générales fondamentales comme la méthode scientifique, le temps long en géologie et plus encore en astronomie, l’histoire du Gondwana, la possibilité de coloniser l’Univers, la genèse des sols, etc., mais aussi des questions plus particulières, voire parfois anecdotiques, collant à l’actualité ou relatant certaines de nos expériences de terrain.
La Terre a une histoire, chaotique, faite de violences cosmiques, tectoniques, volcaniques, climatiques. Elle a enduré le bombardement d’astéroïdes, les mouvements et collisions des lithosphères continentales, l’ouverture et la fermeture d’océans, les changements abrupts de polarité du champ magnétique, les climats extrêmes qui la recouvrent entièrement de glaces, de déserts, de forêts, et remodèlent sans cesse ses paysages. Au cours de cette longue odyssée, l’eau liquide est apparue prodrome d’une vie fruste dans ses premiers instants, puis complexe et si diversifiée qu’on en ignore encore aujourd’hui toute la richesse. À l’échelle de temps de cette histoire, l’homme est tout récemment arrivé. Et à peine installé, il défigure la planète !
Cette grande histoire est un carrefour de petites histoires contant des bifurcations soudaines, des extinctions massives de faunes et de flores. Tout se tient, mais rien n’est linéaire, car si tous les reptiles descendent des poissons, tous les poissons ne sont pas des reptiles, ni tous les reptiles des oiseaux ! Rien n’est linéaire, ni prévisible à long terme. Qui aurait pu imaginer que le globe terrestre aurait changé de couleurs au fil des milliards d’années ? Que l’apparition de l’oxygène libre dans les mers puis dans l’atmosphère entraînerait la formation des plus importants gisements de fer ? Que le développement de la vie complexe à la fin du Néoprotérozoïque amènerait le stockage de grosses quantités de carbone dans les sédiments marins et ainsi, en minorant l’effet de serre, favoriserait la naissance de glaciations globales ? Ou que la majorité des terres émergées aurait pu se regrouper en un supercontinent, le Gondwana, avant de s’éparpiller à nouveau à la manière de radeaux à la dérive ?
Tant de choses à raconter ! Nous l’avons fait en épousant la démarche des auteurs de ces découvertes : par à-coups, par bribes, en disséquant chaque fois le raisonnement des découvreurs qui, par l’observation, les raisonnements déductif et inductif, et souvent aidés par la chance, ont su reconstruire le puzzle.
Et puis nous nous sommes aussi penchés au chevet de cette Terre aujourd’hui rendue malade par la multiplication des hommes qui puisent inconsidérément dans le tissu vivant qui les entoure. Là, le temps pour modifier nos comportements se compte en décennies.
Saurons-nous résister à l’ivresse contagieuse du toujours plus, du tout de suite ?
La terre au sein de l’univers
N otre Terre participe du système solaire que les recherches spatiales de ces cinquante dernières années nous ont fait découvrir. C’est un système éminemment ordonné et harmonieux où toutefois s’inscrivent des germes de désordre (1).
Compte tenu du grand nombre d’exoplanètes (planètes hors du système solaire) découvertes et à découvrir, il faudrait être prétentieux pour croire que nous sommes les seuls habitants de l’Univers. Et pourtant quelques observations sur le mode très particulier de formation du système solaire suggèrent que nous pourrions en être les uniques locataires (2 et 3) !
Quoi qu’il en soit, nous ne sommes pas actuellement techniquement en mesure de rendre visite à d’éventuelles sociétés d’extraterrestres (4).
Dans les années à venir, il faudra nous limiter à explorer les planètes de notre proche système solaire (5), nous interroger sur une possible vie martienne (6).
1
La part du hasard dans l’histoire du système solaire

Le système solaire nous apparaît comme une horlogerie de précision parfaitement huilée. S’interroger sur une éventuelle intervention du hasard dans sa création et son fonctionnement paraît farfelu. Et pourtant…
Au cours du XX e  siècle, deux hypothèses ont tenté de rendre compte de la formation du système solaire. Tout d’abord, celle dite de l’effondrement gravitationnel. Dans un nuage protosolaire en rotation, les forces d’attraction entre particules entraînent des concentrations locales de matière, lieux de naissance du Soleil et des planètes. Chaque astre serait ainsi né indépendamment, dans son coin, avec ses caractéristiques propres.
Autour de 1950, l’hypothèse de l’accrétion progressive, développée par l’école d’astronomie soviétique, supplante la précédente. Elle part de la constatation suivante : le caractère très régulé du système solaire impose une naissance simultanée du Soleil et des planètes, à partir d’un unique processus seul capable d’expliquer le bel ordonnancement qui avait tant impressionné Isaac Newton (1642-1727), puis Pierre-Simon Laplace (1749-1827).
Dans le disque protosolaire, les gaz se condensent en gouttelettes qui engendrent des particules, lesquelles, à leur tour, grossissent au cours de multiples collisions pour donner les planétésimaux, corps rocheux décamétriques à kilométriques. Ceux-ci se concentrent dans la partie centrale du disque. La température y est élevée, suite aux collisions qui transforment l’énergie cinétique en chaleur. Dans cette portion centrale du disque protosolaire, très chaude, naît le Soleil qui concentre 99 % de la masse du système. Les planétésimaux restants se concentrent dans des tores, sortes de boyaux entourant le jeune Soleil. De leurs collisions naissent les planètes, chaudes et pierreuses dans la portion la plus interne du disque (planètes telluriques), froides et en partie formées de glaces (planètes gazeuses ou joviennes) dans la portion externe.
En résumé, c’est la densité et la viscosité (pourcentage et granulométrie des débris de glace ou/et des éléments rocheux) du disque protosolaire qui déterminerait l’agencement du système formé. Ces dernières années, le schéma s’est complexifié. On a compris que le processus d’accrétion, lent par définition, était mal adapté à l’édification des planètes gazeuses dont la formation était mieux expliquée par un effondrement gravitationnel affectant une concentration gazeuse. La genèse du système solaire pourrait être plus compliquée qu’on ne le pensait voici une dizaine d’années. Et le mode de formation des planètes telluriques et joviennes pourrait être sensiblement différent.
Quoi qu’il en soit, on s’accorde pour considérer notre système solaire comme tout à fait particulier. Et c’est à tort qu’on en a fait un modèle universel.
L’hypothèse de l’accrétion progressive rend compte du caractère régulé du système solaire :
• Les planètes et le Soleil circulent grosso modo dans un même plan, l’écliptique, à deux exceptions près : Mercure (angle de 7°) et Pluton (angle de 17°). Cette dernière est-elle bien une planète ? Elles circulent sur ce plan dans le sens normal ou antihoraire.
• Les planètes tournent sur elles-mêmes, le plus souvent dans un sens antihoraire ; leurs axes de révolution sont grossièrement perpendiculaires à l’écliptique.
• Des planètes voisines ont des structures internes et des compositions chimiques peu différentes, suggérant qu’elles se sont formées dans une même zone de la nébuleuse protosolaire.
Ainsi, selon l’hypothèse de l’accrétion progressive, rien n’est laissé au hasard dans la construction et le fonctionnement du système solaire. Nos civilisations y ont souvent vu l’œuvre d’un dieu, grand architecte de l’Univers.
À mesure que notre connaissance du système solaire s’améliore, son bel ordonnancement apparaît moins évident. Ainsi :
— l’orbite de toutes les planètes ne s’inscrit pas exactement dans le plan de l’écliptique ;
— Vénus, mais aussi des satellites de Neptune, de Saturne et Jupiter, tournent sur eux-mêmes dans un sens rétrograde ou horaire ;
— les axes de rotation des planètes ne sont pas tous perpendiculaires à l’écliptique, celui de la Terre formant un angle de 66° 30’ avec celui-ci ;
— la structure et la composition chimique des quatre satellites de Jupiter sont bien différentes ; Europa et Ganymède sont rocheux alors que Io et Callisto ont une croûte glacée ; et pourtant, ils se sont probablement formés sur place, dans la même portion de la nébuleuse protosolaire ;
— dès la fin du XIX e  siècle, le mathématicien français Henri Poincaré (1854-1912) remarquait que l’orbi