Depuis la naissance des premiers continents, le paysage terrestre n’a cessé d’évoluer. En cause : la tectonique des plaques qui, au fil des millions d’années, pousse les masses continentales les unes contre les autres ou, au contraire, les sépare. Ces mouvements, de seulement quelques centimètres par an, ont conduit à plusieurs cycles de formation et de fragmentation de supercontinents.

L’influence de la tectonique des plaques sur l’environnement terrestre

On sait aujourd’hui à quel point la réorganisation des masses continentales peut influencer de nombreux paramètres terrestres. La distribution des continents modifie en effet directement la circulation océanique, mais aussi – et surtout – le cycle global du carbone.

Les phases de fragmentation d’un supercontinent s’accompagnent d’une intense activité volcanique, entraînant une modification de la composition atmosphérique et océanique. Le rejet d’importantes quantités de CO₂ a alors tendance à provoquer un réchauffement global du climat.

À l’inverse, les phases de construction d’un supercontinent s’associent à la formation de grandes chaînes de collision, qui renforcent les processus d’altération des roches et le piégeage du carbone atmosphérique. Ces étapes du cycle tectonique sont ainsi plutôt corrélées à un refroidissement global.

La tectonique des plaques joue donc un rôle central dans l’équilibre de la machinerie terrestre. Mais qu’en est-il de son influence sur l’évolution du vivant ?

La tectonique des plaques n’impacte pas seulement le déplacement des continents, mais affecte aussi le climat, la circulation océanique, la chimie des océans et les grands cycles biochimiques. © Christoph Burgstedt, Adobe Stock

Un « milliard ennuyeux » pourtant marqué par une évolution majeure du vivant

Par la diversité des environnements qu’elle engendre, la tectonique des plaques est généralement considérée comme un moteur essentiel de l’évolution biologique. Pourtant, il reste difficile de déterminer à quel point elle a pu influencer certaines étapes majeures de la vie sur Terre.

Étonnamment, l’apparition des premiers eucaryotes – qui marque l’émergence des premières formes de vie complexes – s’est produite durant une période bien particulière de l’histoire terrestre, communément appelée le « milliard ennuyeux ». Entre 1 800 et 800 millions d’années, la planète connaît en effet une longue phase de calme : faible activité tectonique, climat stable et chaud, taux d’oxygène bas et océans pauvres en nutriments. Et pourtant, c’est à ce moment-là, vers 1,05 milliard d’années, qu’apparaissent les premières cellules eucaryotes.

Comment expliquer ce tournant majeur dans l’histoire du vivant ? Ne s’est-il vraiment rien passé, sur le plan tectonique ou environnemental, qui ait pu favoriser cette transition vers une vie plus complexe ? Peut-être bien que si. Une nouvelle étude révèle en effet que ce « milliard ennuyeux » n’était finalement pas si calme.

Un calme tout relatif et une évolution subtile mais suffisante pour booster la vie terrestre

Dietmar Müller, professeur à l’Université de Sydney, et ses collègues ont passé en revue l’évolution des masses continentales au cours de cette période et analysé son impact sur l’habitabilité terrestre. On sait qu’entre 1,8 et 0,8 milliard d’années, deux supercontinents se sont succédé : Nuna, puis Rodinia.

Les modèles tectoniques développés par les chercheurs montrent que Nuna a commencé à se fragmenter vers 1,46 milliard d’années. Une étape cruciale, puisqu’elle a entraîné, en seulement 350 millions d’années, un doublement de la longueur totale des zones côtières – des environnements peu profonds, tempérés et plus riches en oxygène et en nutriments que les océans profonds, donc particulièrement propices au développement de nouvelles formes de vie.

Configuration hypothétique du supercontinent Nuna (aussi appelé Columbia) il y a 1,59 milliards d’années. © Alexandre DeZotti, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Au cours de cette phase de dispersion continentale, le raccourcissement des zones de subduction (responsables d’un volcanisme intense) a conduit à une baisse des émissions volcaniques de CO₂, tandis que d’importantes quantités de carbone ont été piégées dans la croûte océanique, à la faveur des réactions entre l’eau de mer et les roches chaudes des dorsales océaniques. Résultat : le climat terrestre s’est progressivement refroidi. Ces conditions auraient favorisé une diminution de l’altération oxydante des roches, permettant un enrichissement progressif de l’atmosphère en dioxygène.

Ces résultats, publiés dans la revue Earth and Planetary Science Letters, montrent que même durant une période réputée calme sur le plan géodynamique, la tectonique des plaques a joué un rôle clé dans l’évolution du vivant, en créant des conditions d’habitabilité favorables à l’émergence de la vie complexe.