Les scientifiques affirment avoir prouvé que ces roches canadiennes sont les plus anciennes de la Terre

En 2008, des chercheurs canadiens dirigés par Jonathan O'Neil, doctorant à McGill, ont annoncé avoir découvert les plus vieilles roches du monde, formées il y a 4,3 milliards d'années dans ce qui est aujourd'hui le nord-ouest du Québec. Ces roches offriraient aux scientifiques un aperçu sans précédent de l'histoire ancienne de la Terre durant son tout premier éon, l'Hadéen, quelques centaines de millions d'années seulement après sa formation il y a 4,5 milliards d'années.

Mais la découverte fut controversée, et d’autres scientifiques affirmèrent que les roches étaient simplement des mélanges de matériaux plus anciens et plus récents, incapables de nous dire réellement à quoi ressemblait le monde à cette époque.

Aujourd'hui, après plus d'une décennie de travail acharné, O'Neil et son équipe ont effectué une nouvelle analyse des roches de la ceinture de roches vertes de Nuvvuagittuq (NGB), une formation rocheuse située dans la région du Nunavik au Québec, à environ 40 kilomètres au sud d'Inukjuak, près de la rive est de la baie d'Hudson.

Les roches nouvellement étudiées, qui se sont formées plus tard que les roches originales analysées, ont au moins 4,16 milliards d'années, selon un article publié aujourd'hui dans la revue Science . Cela confirme qu'elles datent elles aussi de l'Hadéen, et que les roches originales sont encore plus anciennes, et que la formation rocheuse comprend « les plus anciennes roches préservées sur Terre », précise l'étude.

O'Neil, aujourd'hui professeur de sciences de la Terre à l'Université d'Ottawa, a déclaré que pour les géologues, les roches sont comme des livres, remplis d'archives chimiques sur leur formation et l'environnement de l'époque. Elles offrent des indices sur la formation des océans, l'apparition de la vie et le début de la tectonique des plaques à la création des continents. Avec des roches aussi anciennes, a-t-il ajouté, « nous avons l'occasion d'ouvrir une nouvelle fenêtre sur une époque où nous n'avions quasiment aucune trace. »

Ce que nous savons de l'éon hadéen

À sa formation, la Terre n'était qu'une boule de lave en fusion. À l'origine, les scientifiques pensaient que le premier éon de la Terre, l'Hadéen, avait pris fin avec la formation des premières roches. Ce que l'on appelle le « pic doré », marquant la fin de l'Hadéen, se trouve également au Canada, dans la formation de gneiss d'Acasta, dans les Territoires du Nord-Ouest, vieille de 4,03 milliards d'années.

Les scientifiques s'accordent sur cette date car le gneiss d'Acasta contient des zircons, des minéraux qui permettent de déterminer assez facilement l'âge des roches de manière très fiable grâce à une technique appelée datation isotopique. Cette technique s'appuie sur le taux constant de désintégration des matières radioactives et les utilise comme une horloge.

Alors que les scientifiques pensaient qu'il n'y avait pas de roches à l'Hadéen, explique O'Neil, ils ont changé d'avis suite aux découvertes de plus en plus nombreuses ces vingt dernières années, notamment des zircons formés il y a 4,4 milliards d'années en Australie . (Ces zircons, de minuscules grains de sable incrustés dans des roches sédimentaires, sont trop petits pour être considérés comme des roches.)

De si minuscules grains minéraux ne peuvent pas fournir autant d'informations qu'une roche entière ; seulement l'équivalent d'une « page », a déclaré O'Neil. Avec une roche entière, « on peut avoir un chapitre, voire un livre entier », a ajouté O'Neil.

Au cours de la dernière décennie, son équipe a découvert des preuves intrigantes que les roches NGB se sont formées sur le fond de l'océan et pourraient montrer des traces précoces de vie et des preuves possibles de tectonique des plaques - mais la controverse « malheureuse » sur l'âge, comme le décrit O'Neill, les a laissés incapables de dire avec certitude que ce sont des choses qui se sont produites pendant l'Hadéen.

Pourquoi tant de controverse ?

La ceinture de roches vertes de Nuvvuagittuq est constituée d'un basalte d'une pâleur inhabituelle, un type de roche souvent formé au fond de l'océan. Malheureusement, ce basalte ne contient pas de zircons, ce qui empêche les géologues d'en déterminer l'âge à l'aide de la technique isotopique la plus fiable.

Au lieu de cela, O'Neil et son équipe se sont tournés vers une technique appelée datation au samarium-néodynium, adaptée aux roches vieilles de plus de quatre milliards d'années.

« Cette technique a été appliquée sur des roches de la Lune et sur des roches de Mars. Il n'existe simplement aucune roche sur Terre suffisamment ancienne pour utiliser cette technique, à l'exception peut-être des roches du nord du Québec », a déclaré M. O'Neil.

De plus, les dates de deux « horloges » isotopiques différentes ne concordaient pas dans cette étude antérieure. O'Neil pensait que cela s'expliquait par le fait que l'une des deux horloges était plus vulnérable aux événements survenus dans les roches longtemps après leur formation, ce qui donnait une date plus récente.

Mais d’autres scientifiques pensaient que c’était un signe que la roche était un mélange de matériaux plus anciens et plus jeunes.

Graham Pearson, professeur à l'Université de l'Alberta, qui date et suit certaines des plus anciennes roches du Canada depuis environ 15 ans, a déclaré : « Il est très facile d'obtenir une date erronée sur des roches, quelle que soit l'approche utilisée. »

Mais il a ajouté que dans le cas de l'étude originale d'O'Neil, à laquelle il n'a pas participé, certaines hypothèses ont été faites entre les relations de différentes roches qui ont permis deux façons d'interpréter les données.

Une nouvelle preuve plus convaincante ?

Pour résoudre la controverse, l'équipe d'O'Neil a analysé un fragment de roche voisine provenant du NGB. La roche nouvellement analysée est une intrusion, ou du magma liquide qui s'est glissé entre les fissures de la roche d'origine à une date ultérieure, puis s'est solidifié. Par définition, cela la rend plus jeune que la roche d'origine.

Dans la nouvelle analyse, financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et le gouvernement de l'Ontario, les deux horloges isotopiques concordent, a déclaré O'Neil, « donnant exactement le même âge, soit 4,16 milliards d'années » pour cette roche plus récente.

Martin Bizzarro, professeur canadien à l'Université de Copenhague, faisait partie de ceux qui pensaient que le mélange était à l'origine des résultats de 2008. Il a reconnu que la concordance des horloges dans la nouvelle étude était « rare ». Mais il a déclaré à CBC News dans un courriel : « Je ne pense pas que [les données] prouvent de manière concluante que les roches sont hadéennes », car il existe d'autres explications « étant donné la complexité des processus terrestres primitifs ».

Pearson a déclaré qu'il était convaincu par les nouvelles données, compte tenu de la variété des techniques utilisées par O'Neil et son équipe et de leur « étude très minutieuse ».

O'Neil espère que ces nouvelles données conforteront d'autres scientifiques dans l'idée que ces roches datent de l'Hadéen, période à laquelle ses collègues ont découvert des traces de chimie océanique, de tectonique des plaques et de vie. « C'est pourquoi l'âge de ces roches est si crucial. »