La Terre et tous les êtres vivants qu’elle abrite sont en constante évolution depuis plus de quatre milliards et demi d’années. Comment les géologues peuvent-ils estimer cet immense intervalle de temps?
La Commission géologique du Canada (CGC) de Ressources naturelles Canada (RNCan) comprend une équipe de scientifiques spécialisés dans l’étude des temps géologiques et qui s’efforcent de reconstituer la longue histoire de la Terre. L’une de ces « géochronologues » est la chercheuse Dawn Kellett, qui nous explique comment elle et ses collègues réussissent à résoudre ce casse-tête grandeur nature.
Le processus commence par la sélection de roches provenant de l’ensemble du Canada et contenant des éléments comme le potassium, l’uranium et le lutécium. Ces éléments ont une chose en commun, un de leurs isotopes est instable (ou deux dans le cas de l’uranium) et se désintègre avec une faible fréquence pour former un nouvel isotope : le potassium produit de l’argon, l’uranium du plomb et de l’hélium, et le lutécium du hafnium. La spectrométrie de masse permet de mesurer ces paires de noyaux père-fils et, comme nous connaissons leur taux de désintégration, nous pouvons calculer l’âge des minéraux et des roches qui contiennent ces éléments.
En raison de la grande variété de paires de noyaux père-fils dont les taux de désintégration sont lents sur l’échelle des temps géologiques et de la grande variété de minéraux contenant ces éléments parents, les géochronologues peuvent calculer l’âge de la Terre et celui de plusieurs des roches qu’elle renferme. Grâce à cette information, on a pu élaborer une échelle des temps géologiques de la Terre. Dans ce cadre, nous pouvons déterminer les causes géologiques des extinctions massives du passé en établissant un lien précis entre les événements qui se sont produits dans la roche et les fossiles trouvés à différents endroits sur la planète. Nous sommes en mesure d’étudier les échelles temporelles sur lesquelles les principaux changements climatiques passés se sont produits. Les géochronologues peuvent reconstituer l’évolution des chaînes de montagnes géantes de la Terre, et même de celles qui se sont formées il y a si longtemps que les montagnes ont elles-mêmes disparu et que seules subsistent leurs racines déformées et métamorphiques.
Alors que les technologies du laser et de la spectrométrie de masse s’améliorent sans cesse, les géochronologues se posent de moins en moins de questions du type « quel âge? », et davantage de questions telles que « pendant combien de temps? », « à quel rythme? », « depuis quand? » et « à combien de reprises? ». Les géologues de RNCan comptent sur la géochronologie pour appuyer plusieurs programmes de la CGC, notamment pour étudier la géographie et la formation des ressources métalliques et énergétiques du Canada (Initiative géoscientifique ciblée), pour mieux comprendre l’évolution géologique et climatique de notre continent (Programme de géocartographie de l’énergie et des minéraux) et pour déterminer les frontières maritimes du Canada (Convention des Nations Unies sur le droit de la mer). En d’autres mots, l’étude des temps géologiques est devenue la pierre de Rosette nous permettant de déchiffrer l’histoire de la Terre.