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age Terre

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L’âge de la Terre…?
La mesure des temps longs
Christophe Larroque
La Terre vue de la Lune (Apollo 8, 1968)
Un âge c’est un instant précis …
L’âge des plus vieilles roches terrestres…
L’âge des plus vieux matériaux…
3,8 milliards d’années
4,4 !
4 milliards d’années
Des méthodes de datation particulières pour les objets et les événements géologiques
Les temps sont longs et les témoins ne parlent pas facilement….
« Ce que disent les pierres… »
Chronologie biostratigraphique / datations radiométriques
→ Naissance de la « géologie » (en temps que telle) au XVII-XVIIIe siècle.
→ Nécessité de la mise en place d’une chronologie à partir de l’analyse des couches de roches
sédimentaires et des fossiles qu’elles contiennent -> stratigraphie, paléontologie…
→ Chronologie relative plaçant les
couches géologiques et les
évènements les uns / autres.
Les roches
archives
de la Terre
Chronologie biostratigraphique / datations radiométriques
→ 1896 : découverte de la radioactivité naturelle (Becquerel)
→ 1905 : Rutherford propose d’utiliser la constance de la vitesse de désintégration des radioéléments
comme base de mesure du temps écoulé et comme possibilité de dater des objets/événements par
rapport au temps présent.
→ Il faut « peser » les atomes (technologie complexe : spectromètre de masse…).
1913 :
première échelle
chronologique
quantifiée
Arthur Holmes
(1890-1965)
Le plus vieux date t-il la Terre ?
La Terre est une
planète dynamique
4,4 !
Sa surface se renouvelle en continu depuis sa formation…
C’est la tectonique des plaques.
=
Les roches primitives ont disparu de la surface
2 idées émergent au milieu du XXe siècle…
Les planètes du système solaire ont une
origine commune et se sont formées en
même temps (à 10-20 Ma près)
Les météorites n’ont pas de dynamique
interne, elles n’ont pas évolué depuis le
début du système solaire
C. Patterson
(1922-1995)
5 météorites
différentes
Méthode
Mesure
Uranium →→→ Plomb
206Pb/204Pb
et 207Pb/204Pb
Age : 4,55 109 +/- 70 millions d’années
→ Des connaissances…
→ Des méthodes / outils…
→ De la réflexion donc un peu de temps…
La Terre a toujours existé !
Aristote
(385-322 av. JC.)
Chronologie biblique : le 23 octobre 4004 avant J.C. !
J. Husser
(1581-1656)
Chronologie biblique : en 3998 avant J.C.
I. Newton
(1643-1727)
L’âge de la Terre suivant les différentes versions de la Bible
Vulgate
Septente
Bède le vénérable (d. 735)
3922
Théophile d’Antioche (d. 198)
Scaliger (d. 1609)
3950
Eusèbe de Césarée (d. 339)
Ussher (d. 1656)
4004
Isidore de Séville (d. 636)
Peteau (d. 1652)
3984
Riccioli (d. 1671)
Riccioli (d. 1671)
4184
Tables Alphonsines
Newton (d 1725)
3990
5695
5199
5233
5634
6934
- Refuse (sans le dire) l’intervention divine et l’idée d’une
« création » de la Terre. Pour lui la Terre s’est formée suite à
la collision d’une comète avec le Soleil.
- Reprend l’idée de Leibniz et de Newton que la Terre
était initialement un globe en fusion.
Buffon
(1707-1788)
- En 1767, il met au point des EXPERIENCES
pour établir l’âge de la Terre en partant du
postulat que la planète a été un globe en
fusion (dont l’augmentation de la
température dans les mines est le témoin).
« C’est par des expériences fines,
raisonnées et suivies que l’on force la
nature à découvrir son secret; toutes les
autres méthodes n’ont jamais réussies »
Les forges de Montbard
→ Chauffe « au rouge » des globes de différentes matières, de différentes densités, de
différents diamètres.
Buffon
(1707-1788)
→ Mesure les temps de refroidissement en fonction
de leur taille et de leur densité … et il extrapole à
la Terre (6400 km…).
½ pouce → 5 pouces
1779
75 000 ans…
- Les fossiles …
- Le cycle des roches…
Des temps immenses sont
nécessaires pour accumuler
les sédiments au fond de la
mer, les consolider sous forme
de roche, les plisser et les
transporter au sommet des
montagnes.
100 ans pour déposer une couche d’argile de 1 mm
Si la couche fait 1 m : 100 000 ans…
centaines de millions d’années…
milliards d’années ?
2 milliards d’années !
(résultat publié, 10 ans après sa mort, aux Pays-Bas, sous un pseudonyme…)
Benoist de Maillet
(1656-1738)
Utilise les fossiles pour la datation des strates, il définit
les ères Primaire et Secondaire de l’échelle des temps.
Georges Cuvier
(1769-1832)
Auteur de la théorie transformiste des espèces.
Jean-Baptiste de Lamarck
(1744-1829)
Bref, sédimentation, érosion, développement et diversification des organismes
Il faut un temps long…
température
L’équation de la chaleur (1811) :
temps
Jean Baptiste Fourier
(1768-1830)
espace
Terre initiale
- Terre « solide homogène » : conduction avec C connu
- T° uniforme : 3900°C (roches en fusion), pas d’autre chaleur
- conditions aux limites : surface en contact avec le vide extérieur
- solidification des roches et dissipation de la chaleur
Terre actuelle
Kelvin
(1824-1907)
- T° de surface : 20°C
- T° profonde : 3900°C
- Gradient thermique : 36°/km
En 1862 : 20-400 millions d’années
→
1897 : 24-40 millions d’années
Sédimentation, formation des montagnes, salure des océans…
tous ces processus demandent des temps très longs.
Théorie de l’évolution (1859)
- L’évolution des faunes et des flores demande des
centaines de millions (milliards ?) d’années
Charles Darwin
(1809-1882)
John Perry
(1850-1920)
En 1895 : la Terre n’est pas si « solide » que ça …
- Une croûte solide de 50 km
Bello et al., 2014
la Terre profonde…
- Un manteau qui se comporte comme
un fluide très visqueux : sur de grandes
périodes de temps la Terre profonde
n’est pas un solide….
convection…
- Alors la chaleur est transportée beaucoup plus efficacement depuis la profondeur de la Terre
et le gradient est beaucoup plus faible
- Perry reprend les conditions initiales de Kelvin mais avec un gradient faible correspondant à
la convection
78°/km
36°/km
5°/km
12°/km
2 à 3 milliards d’années
En 1896, Becquerel découvre les étranges rayonnements émis par
les sels d’urane…
Henri Becquerel
(1852-1908)
En 1900, Marie et Pierre Curie démontrent que la radioactivité est une
propriété générale de la matière, qui dépend du TEMPS et qui dégage
de la CHALEUR.
Marie Curie
(1867-1934)
En 1904, Rutherford effectue la première mesure d’âge d’une roche terrestre par la radioactivité
et voudrait dater la formation de la Terre.
Ernest Rutherford
(1871-1937)
Chercher et dater la plus vieille roche terrestre…
En 1929, Holmes publie une synthèse qui fait consensus :
Arthur Holmes
(1890-1965)
2-3 milliards d’années
→ Les temps fossilifères ne représentent que les ~600 derniers millions d’années
Dater la « plus vieille roche terrestre est une impasse…
Les météorites n’ont pas de dynamique
interne, elles n’ont pas évolué depuis le
début du système solaire
3,8
milliards
d’années
C. Patterson
(1922-1995)
Méthode
Uranium →→→ Plomb
Age : 4,55 109 +/- 70 millions d’années
→ Le diamètre de la Terre était assez bien connu dès 200 avant JC…
Alfred Wegener (1915), La genèse des continents et des océans.
Quel accueil réserverions-nous au juge qui arriverait à sa conclusion en utilisant seulement une partie
des indices à sa disposition ? Ce n’est qu’en réunissant les données de toutes les sciences qui se
rapportent à l’étude du globe que nous pourrons espérer obtenir la « vérité », c’est-à-dire l’image
qui systématise de la meilleure façon la totalité des faits connus et qui peut, par conséquent,
prétendre être la plus probable. Et même dans ce cas, nous devons nous attendre à ce qu’elle soit
modifiée, à tout moment, par toute nouvelle découverte, quelques soit la science qui l’ait permise.
Cité par H. Krivine, Image de la Physique 2011, CNRS.
→ Et ... la vérité scientifique sur l’âge de la Terre dépend aussi du temps
Différentes visions de l’écoulement du temps :
→ la course des planètes dans le ciel
→ la succession irréversible des fossiles dans les différentes couches du sol
→ Le refroidissement de la Terre
→ la transformation des atomes radioactifs
Krivine H. (2011). L’histoire de l’âge de la Terre. Images de la Physique, CNRS.
Richet P. (2004). La terre, le temps et l’histoire. Pour la Science, dossier hors-série « le temps des
datations », Janvier-Mars 2004.
Bourdon B. (2004). Les âges de la Terre. Pour la Science, dossier hors-série « le temps des datations »,
Janvier-Mars 2004.
England P. et al. (2008). Kelvin, Perry et l’âge de la Terre. Pour la Science 364.
Dal Prete I. (2015). L’ancienneté de la Terre révélée depuis la renaissance. La Recherche 498.
https://www.franceinter.fr/emissions/sur-les-epaules-de-darwin/sur-les-epaules-de-darwin-27-fevrier2016
https://www.franceinter.fr/emissions/sur-les-epaules-de-darwin/sur-les-epaules-de-darwin-05-mars2016
https://www.franceinter.fr/emissions/sur-les-epaules-de-darwin/sur-les-epaules-de-darwin-12-mars2016
https://www.franceinter.fr/emissions/sur-les-epaules-de-darwin/sur-les-epaules-de-darwin-26-mars2016
https://www.franceinter.fr/emissions/sur-les-epaules-de-darwin/sur-les-epaules-de-darwin-09-avril2016
https://www.franceinter.fr/emissions/sur-les-epaules-de-darwin/sur-les-epaules-de-darwin-16-avril2016
C’est toute l’histoire de l’évaluation du temps, des dates et des
différentes approches pour y parvenir
C’est aussi l’histoire de l’évolution des vérités scientifiques propre à
chaque époque…
Datations radiométriques
→ La désintégration radioactive se fait à un taux constant dans le temps qui
ne dépend que de l’atome considéré
→ La loi de décroissance :
N(t) = N0 * exp(-lt)
t = ln (N0/N) / l
Nicolas Sténon
(1638-1686),
Les fossiles
enfermés dans les
roches… et la
superposition des
couches
géologiques
James Hutton
(1726-1795)
Georges Cuvier
(1769-1832)
Charles Lyell
(1797-1875)
Identification des strates suivant leur contenu en fossiles
et continuité des couches géologiques : marqueurs
chronologiques
Premières échelles relatives des temps géologiques
Chronologie biblique : base de calcul fondée sur la création de l’ensemble du
monde en 6 jours
- Adam a vécu 930 ans
- Il enfanta Seth à l’âge de 130 ans qui engendra Enoch à 105 ans qui engendra
Quénân à 90 ans…
- On déduit la date de naissance de Noé : en 1056 après la création
- Noé avait 600 ans quand arriva le déluge qui date donc de 1656 avant J.C.
- Ensuite ça se complique… et ça dépend des versions de la bible…
Mais dans tous les cas les autorités religieuses imposent l’idée d’une Terre jeune !
Les fossiles : des restes présents dans les pierres…
Génération spontanée ?
Apporté par le déluge ?
on en trouve partout et
beaucoup : comment
autant de restes
d’animaux ont-ils pu
s’accumuler en quelques
milliers d’années ?
Temps beaucoup plus long…
1ière échelle relative des temps géologiques
Figure 1. A forerunner of the geological timescale (Philips, 1841).
Spellings of words like 'Cainozoic', 'Palæozoic', 'Pleiocene' and
'Meiocene' frequently varied in the nineteenth century
Life on the Earth : its origin and
succession (Philips, 1860).
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