TERRE PRIMITIVE: CONDITIONS ET DÉBUT DE LA VIE - LA BIOLOGIE - 2025

La Terre primitive est un terme utilisé pour désigner ce qu'était notre planète au cours de ses premiers 1 000 millions d'années d'existence. Cette durée englobe l'Eon Hadic (4 600–4 000 Ma) et l'ère Eoarchique (4 000–3 600 Ma) de l'Eon archaïque (4 000–2 500 Ma). En géologie, l'abréviation Ma (du latin, méga annum) signifie des millions d'années avant le présent.

Les Eons Hadique, Archaïque et Protérozoïque (2500–542 Ma) constituent le Précambrien, faisant référence aux roches formées avant la période cambrienne. Les subdivisions du Précambrien ne sont pas des unités stratigraphiques formelles et sont définies purement chronométriquement.

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Formation de la Terre primitive

L'explication la plus largement acceptée de l'origine de l'Univers est la théorie du Big Bang, selon laquelle l'Univers s'est étendu d'un volume initial égal à zéro (toute matière concentrée en un seul endroit en un instant, ce qu'on appelle une "singularité") à atteignant un volume énorme il y a 13,7 milliards d'années.

L'Univers avait déjà près de 9 milliards d'années lorsque, il y a 4,567 millions d'années, notre système solaire et la Terre primitive se sont formés. Cette estimation très précise est basée sur la datation radiométrique des météorites remontant au système solaire.

Le Soleil a été formé par l'effondrement d'une région gazeuse du milieu interstellaire. La compression de la matière est la cause de ses températures élevées. Le disque rotatif de gaz et de poussière formait une nébuleuse solaire primitive, d'où proviennent les composants du système solaire.

La formation de la Terre primitive peut être expliquée par le «modèle standard de formation planétaire».

La poussière cosmique s'accumule par un processus de collisions d'accrétion, d'abord entre de petits corps célestes, puis entre des planètes embryonnaires jusqu'à 4000 kilomètres de diamètre, enfin entre un petit nombre de grands corps planétaires.

Conditions de la Terre primitive

Au cours de sa longue histoire, la Terre primitive a subi d'énormes changements dans ses conditions environnementales.

Les conditions initiales, qualifiées d'infernales, étaient absolument hostiles à toutes les formes de vie. Les températures qui ont fait de tous les matériaux terrestres une partie d'une mer de magma, le bombardement de météorites, d'astéroïdes et de petites planètes et la présence de particules ionisées mortelles apportées par le vent solaire se démarquent.

Par la suite, la Terre primitive s'est refroidie, permettant l'apparition de la croûte terrestre, de l'eau liquide, de l'atmosphère et des conditions physico-chimiques favorables à l'apparition des premières molécules organiques et, enfin, à l'origine et à la conservation de la vie.

Hadic Aeon

La connaissance de l'Eon Hadic provient de l'analyse d'un petit nombre d'échantillons de roches terrestres (formés entre 4031 et 4,0 Ma), complétée par des inférences basées sur l'étude des météorites et autres matériaux célestes.

Peu de temps après la formation de la Terre, déjà dans l'Eon Hadic, une dernière grande collision d'accrétion s'est produite avec un corps céleste de la taille de Mars. L'énergie de l'impact a fondu ou vaporisé une grande partie de la Terre.

La coalescence par refroidissement et accrétion de vapeur a formé la Lune. Le matériau fondu qui est resté sur Terre a formé un océan de magma.

Le noyau de la Terre, qui est constitué de métal liquide, provient des profondeurs de l'océan magma. La silice fondue à l'origine de la croûte terrestre constituait la couche supérieure de cet océan. Le grand dynamisme de cette étape a conduit à la différenciation du noyau, du manteau, de la croûte terrestre, d'un protoceano et d'une atmosphère.

Entre 4568 et 4,4 Ma, la Terre était hostile à la vie. Il n'y avait pas de continents ou d'eau liquide, il n'y avait qu'un océan de magma bombardé intensément par des météorites. Cependant, dans cette période, les conditions chimiques et environnementales nécessaires à l'émergence de la vie ont commencé à se développer.

C'était Eoarchic

On suppose généralement que la vie est née à un moment donné de la transition entre l'Eon Hadique et l'ère Eoarchique, bien qu'aucun microfossile ne soit connu pour le prouver.

L'ère Eoarchic était une période de formation et de destruction de la croûte terrestre. La plus ancienne formation rocheuse connue, située au Groenland, est apparue il y a 3,8 milliards d'années. Vaalbará, le premier supercontinent de la Terre, s'est formé il y a 3,6 milliards d'années.

Pendant l'ère éoarchique, entre 3 950 et 3 870 Ma, la Terre et la Lune ont subi un bombardement extrêmement intense de météorites qui a mis fin à une période de calme qui avait duré 400 millions d'années. Les cratères lunaires (environ 1 700 avec un diamètre supérieur à 20 km; 15 avec un diamètre de 300 à 1 200 km) sont le résultat le plus visible de ce bombardement.

Sur Terre, ce bombardement a détruit la majeure partie de la croûte terrestre et fait bouillir les océans, tuant toute vie sauf, probablement, certaines bactéries, probablement extrémophiles adaptées aux températures élevées. La vie terrestre était au bord de l'extinction.

Processus prébiotiques

Au cours de la deuxième décennie du 20e siècle, le biochimiste russe Aleksandr Oparin, a proposé que la vie provienne d'un environnement comme celui de la Terre primitive à travers un processus d'évolution chimique qui a initialement conduit à l'apparition de simples molécules organiques.

L'atmosphère aurait été composée de gaz (vapeur d'eau, hydrogène, ammoniac, méthane) qui se seraient dissociés en radicaux sous l'action de la lumière UV.

La recombinaison de ces radicaux aurait produit une pluie de composés organiques, formant un bouillon primordial dans lequel des réactions chimiques auraient produit des molécules capables de se répliquer.

En 1957, Stanley Miller et Harold Urey ont démontré, à l'aide d'un appareil contenant de l'eau chaude et le mélange gazeux Oparin soumis à des étincelles électriques, qu'une évolution chimique aurait pu se produire.

Cette expérience a produit des composés simples présents dans les êtres vivants, notamment des bases d'acides nucléiques, des acides aminés et des sucres.

Dans l'étape suivante de l'évolution chimique, qui a également été recréée expérimentalement, les composés précédents se seraient réunis pour former des polymères qui se seraient agrégés pour former des protobiontes. Celles-ci sont incapables de se répliquer, mais ont des membranes semi-perméables et excitables comme celles des cellules vivantes.

Origine de la vie

Les protobiontes se seraient transformés en êtres vivants en acquérant la capacité de se reproduire, en transmettant leur information génétique à la génération suivante.

En laboratoire, des polymères d'ARN courts peuvent être synthétisés chimiquement. Parmi les polymères présents dans les protobiontes, il devait y avoir de l'ARN.

Lorsque le magma s'est solidifié, amorçant la formation de la croûte de la Terre primitive, les processus érosifs des roches ont produit de l'argile. Ce minéral peut adsorber des polymères d'ARN courts sur ses surfaces hydratées, servant de modèle pour la formation de molécules d'ARN plus grosses.

En laboratoire, il a également été démontré que les polymères d'ARN courts peuvent fonctionner comme des enzymes, catalysant leur propre réplication. Cela montre que les molécules d'ARN auraient pu se répliquer dans les protobiontes, éventuellement à l'origine des cellules, sans avoir besoin d'enzymes.

Les changements aléatoires (mutations) dans les molécules d'ARN des protobiontes auraient créé une variation sur laquelle la sélection naturelle aurait pu opérer. Cela aurait été le début du processus évolutif à l'origine de toutes les formes de vie sur Terre, des procaryotes aux plantes et aux vertébrés.

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