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Les journées sur Terre s’allongent grâce à la Lune

La reconstitution de l'histoire de la relation entre la Terre et la Lune par des scientifiques américains montre qu'une journée sur Terre durait un peu plus de 18 heures il y a 1,4 milliard d'années.

Un texte d'Alain LabelleC'est en partie parce que la Lune, le seul satellite naturel de la Terre, était à l’époque plus proche et qu’elle a changé la façon dont la Terre tourne autour de son axe.

Le géoscientifique Stephen Meyers, de l’Université du Wisconsin-Madison, et son collègue Alberto Malinverno, de l’Université de Columbia, ont eu recours à un outil d’astrochronologie combinant la statistique, la théorie et l'observation géologique pour jeter un coup d’œil sur le passé géologique de la Terre, reconstruire l'histoire du système solaire et comprendre les changements climatiques anciens observés dans les roches.

« Le mouvement de la Terre dans l'espace est influencé par les autres corps astronomiques qui exercent une force sur elle, comme les autres planètes et la Lune », explique le Pr Meyers.

Les cycles de Milankovitch

Ces paramètres astronomiques terrestres qui ont un effet sur les changements climatiques sont connus sous le nom de cycles de Milankovitch. Ils déterminent où la lumière du Soleil est distribuée sur Terre à travers les différentes époques et les rythmes climatiques de la Terre.

Les scientifiques sont capables d’observer ces rythmes dans l'histoire géologique de la planète, qui s'étend sur des centaines de millions d'années.

Mais pour remonter encore plus loin, à l'échelle de milliards d'années par exemple, les outils géologiques habituels, comme la datation par radio-isotopes, ne fournissent pas la précision nécessaire pour identifier ces cycles.

De plus, le manque de connaissances de l'histoire de la Lune posait aussi un problème.

En outre, le Système solaire comporte son lot d’objets mobiles, comme les autres planètes en orbite autour du soleil.

De petites variations de ces objets peuvent se transformer en de grands changements des millions d'années plus tard, et tenter de saisir leurs importances peut s’avérer difficile.

Un travail d’équipe

L'an dernier, toutefois, le Pr Meyers et ses collègues ont réussi à décrypter l’influence de ces objets dans une étude des sédiments présents dans une formation rocheuse vieille de 90 millions d'années.

Ainsi, ils ont pu recréer les cycles climatiques de la Terre. Reste que plus ces chercheurs remontaient dans l’histoire géologique de la planète, moins leurs conclusions étaient fiables.

Un modèle qui ne tient pas la route

Par exemple, la Lune s'éloigne actuellement de la Terre à un rythme de 3,82 cm par an. En utilisant ce taux, les extrapolations à travers le temps mènent à un constat impossible, puisqu’au-delà d'il y a environ 1,5 milliard d'années, sa proximité avec la Terre aurait mené à sa désintégration en raison de la gravité terrestre.

Or, la Lune existe depuis 4,5 milliards d'années et est toujours là de nos jours. Partant de cette réalité, l’équipe du Pr Meyers tentait en vain de trouver un moyen de cerner sur des milliards d'années le rôle historique de notre satellite sur la Terre et ses cycles Milankovitch.

Une solution venue d’ailleurs

Lors d’une conférence qu’il donnait à l'Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l'Université Columbia, le Pr Meyers a évoqué son problème aux participants.

Dans la salle se trouvait Alberto Malinverno, professeur à l’Observatoire.

Les deux hommes ont ensuite fait équipe pour créer une toute nouvelle approche d’analyse qui leur a enfin permis d’évaluer, de façon fiable, les cycles à partir des variations des enregistrements géologiques en lien avec la direction de l'axe de rotation de la Terre et la forme de son orbite.

Grâce à leur méthode, ils ont également été en mesure de déterminer la longueur d’une journée à partir de la distance entre la Terre et la Lune.

Le détail de ces travaux est publié dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (en anglais).

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