Les Ages des Glaciations Planétaires: L'INCROYABLE Moment où la Terre était une boule de neige !

Savez-vous que par le passé, la Terre a connu des périodes si froides qu'elle s'était englacée au point de s'apparenter à une boule de neige? Alors que l'homme a toujours eu l'image d'une Terre bleue et hospitalière, il s'avère que son apparence n'a pas toujours été celle-ci. Avant de voir les plantes et les animaux la peupler, notre planète a connu des périodes suffisamment froides au point de voir sa surface se retrouver entièrement recouverte de glace. Comment la Terre, qui se situe dans la zone habitable de son étoile et sur laquelle l'eau se maintient à l'état liquide, a-t-elle pu se transformer en une boule de glace et surtout comment a-t-elle pu s'en sortir et redevenir propice au développement de la vie?

Chers voyageurs, bien le bonjour! Aujourd'hui, nous partons au temps des super-glaciations pour découvrir ces mondes de glace. Mais avant de partir pour une nouvelle aventure, pense à liker la vidéo et à t'abonner à la chaîne pour ne rien manquer. Merci et bon voyage!

Depuis la formation de la Terre, l'atmosphère joue le rôle d'une couverture chauffante. Dans ses premières années de vie, le soleil libérait 30 % moins d'énergie qu'aujourd'hui. Depuis, chaque milliard d'années, sa puissance augmente de 7 %. Malgré cela, la Terre était bien plus chaude qu'aujourd'hui. Ce phénomène est dû à son bilan radiatif, il s'agit de la différence entre l'énergie reçue du soleil et celle renvoyée par les continents, les océans et l'atmosphère. Depuis son origine, le dioxyde de carbone et le méthane jouent le rôle d'un bouclier chauffant. Ces deux puissants gaz à effet de serre sont à la base de la régulation des températures de surface. L'oxygène, le méthane et le dioxyde de carbone sont les acteurs principaux qui engendrent des variations du climat terrestre.

À ces débuts, l'atmosphère de la Terre est principalement composée de dioxyde de carbone. Sa concentration diminue progressivement du fait de l'érosion liée à l'apparition des premiers continents. Dans un premier temps, cette diminution est compensée par le méthane produit par les bactéries méthanogènes, mais peu à peu des bactéries productrices d'oxygène vont voir le jour. Les bactéries méthanogènes se meurent, entraînant une forte diminution de la concentration du méthane dans l'atmosphère terrestre. Le climat est le résultat d'un équilibre entre l'émission des gaz à effet de serre et leur extraction de l'atmosphère. Pour la Terre aujourd'hui, la source naturelle la plus importante de dioxyde de carbone est le volcanisme. C'est ensuite le ruissellement des eaux qui, en réagissant avec les roches continentales, entraîne le retrait du CO2 de l'atmosphère pour le fixer sous forme de carbonate qui s'accumule sous forme de sédiments dans les fonds marins. Néanmoins, il y a plus de 3 milliards d'années, même si le volcanisme était déjà très actif, les surfaces continentales et, par conséquent, l'érosion étaient dérisoires, provoquant un taux élevé de CO2 dans l'atmosphère.

Comment la toute première glaciation a-t-elle pu se produire sur Terre il y a 2,4 milliards d'années et quelles sont les causes et les conséquences pour la Terre de chaque glaciation? Avant de répondre à ces questions, voyons comment se définit une période glaciaire. Une période glaciaire se définit comme un épisode de glaciation qui a eu lieu durant une période géologique passée. La baisse des températures moyennes provoque l'expansion des calottes glaciaires sur l'ensemble de la planète. Ce phénomène peut durer des millions d'années. Durant toute son histoire, la Terre a connu au moins cinq périodes glaciaires majeures. Il est désormais scientifiquement prouvé que la Terre traverse des cycles de changement climatique. Les causes de ces changements sont diverses : modification de l'orbite de la Terre, changement dans la production solaire, facteurs géologiques. On assiste alors à une baisse significative de ces températures durant de longues périodes. C'est ce que l'on appelle une ère glaciaire. Lors d'une période glaciaire, les températures au niveau des fonds marins diminuent considérablement, ce qui permet à de grands glaciers, dont la taille est comparable à des continents, de se développer sur une grande partie de la surface de la planète. C'est au 18e siècle que les premières théories sur les périodes glaciaires passées furent établies. En 1740, Pierre Martel, un ingénieur et géographe, étudie la dispersion de gigantesques rochers dans des formations aléatoires dans la vallée alpine. Des modèles similaires d'autres rochers dans d'autres parties du monde ont ensuite été découverts. Au milieu du 18e siècle, les scientifiques envisagent que la glace puisse être le moyen de déplacement de ces matériaux rocheux. C'est le géologue C. Lyell qui a soutenu l'existence d'une séquence d'ères glaciaires à l'échelle mondiale pour la première fois. Il a par la suite proposé une théorie selon laquelle les changements du climat de la Terre étaient responsables de ces ères glaciaires. Durant le 20e siècle, le scientifique Milutin Milanković a avancé le concept des cycles qui ont reçu son nom : les cycles de Milanković, qui mettent en relation les changements climatiques à long terme avec les changements périodiques de l'orbite de la Terre autour du Soleil. Cela a ouvert une nouvelle approche permettant d'établir des prédictions sur les futurs changements importants que la Terre pourrait être amenée à subir.

Comment les scientifiques ont-ils pu découvrir que la Terre avait subi des périodes glaciaires? Les preuves des ères glaciaires prennent trois formes différentes : géologique, chimique et paléontologique. Chacune d'entre elles apporte aux scientifiques de la matière afin de développer une compréhension générale de l'effet des périodes glaciaires au cours des milliards d'années écoulées. Les preuves géologiques correspondent au décapage des roches, au dépôt de matériaux non consolidés, aux vallées sculptées. Les preuves géologiques connaissent des limites : elles peuvent être déformées ou effacées au fil du temps et il peut être difficile de les dater avec précision. Les preuves chimiques se définissent par les variations dans les rapports des isotopes des fossiles découverts dans des échantillons de sédiments et de roches. Le rapport isotopique est le nombre d'atomes de deux isotopes dans un même échantillon. Pour étudier les périodes glaciaires et interglaciaires les plus récentes, les scientifiques utilisent les échantillons de carottes de glace et de sédiments océaniques. Ils peuvent également contenir des bulles d'air qui permettent d'analyser la composition de l'atmosphère durant la période étudiée. Enfin, les preuves paléontologiques se caractérisent par les changements dans la répartition géographique des fossiles. La plupart des organismes qui vivent dans des conditions chaudes ne survivent pas aux périodes glaciaires, alors que ceux adaptés aux températures plus froides vont être plus à même de survivre. C'est ainsi qu'une faible présence de fossiles dans des latitudes plus élevées indique la propagation des calottes glaciaires. Les scientifiques se basent sur ces trois types de preuves et sur de nombreuses sources de données afin d'obtenir des résultats les plus cohérents possibles.

Un des sites les plus précieux utilisés comme indicateur des climats anciens est la calotte glaciaire de l'Antarctique, qui a permis de renseigner sur la température et la composition de l'atmosphère passée. Little Dome C est un site de forage installé à une altitude de plus de 3202 m au-dessus du niveau de la mer, sur un plateau antarctique oriental. La température y descend régulièrement jusqu'à -50° Celsius. Le paysage est tapissé de blanc et les premières côtes se situent à plus de 1000 km. Depuis 2021, des scientifiques percent la calotte glaciaire afin d'extraire des carottes de glace de 4 m de long. L'objectif est d'atteindre des couches de glace situées à une profondeur de 2700 m. L'idée est de pouvoir remonter le temps de 1,5 millions d'années et de révéler de nouvelles informations sur le climat de l'époque. 90 % des glaces du globe sont concentrés en Antarctique. L'Antarctique s'étend sur 14 millions de kilomètres carrés. Ce gigantesque continent blanc est une archive inestimable de l'histoire de la Terre. Sa glace, épaisse de milliers de mètres, renferme des informations sur sa température et la composition de son atmosphère. Les scientifiques s'intéressent autant à la glace elle-même qu'aux bulles d'air emprisonnées à l'intérieur de la glace. Ces dernières permettent de découvrir la concentration de différents gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone, le méthane ou encore l'oxyde nitreux. Les forages réalisés permettent de remonter très loin dans le temps.

Quelle est l'origine de ces changements de climat? Différentes causes sont responsables de l'apparition des périodes glaciaires. Certaines d'entre elles sont interdépendantes. L'orbite de la Terre autour du Soleil va subir des variations cycliques dans le temps. Ce sont les fameux cycles de Milanković. Durant ces périodes, la Terre verra ses distances par rapport au Soleil et son inclinaison changées, ce qui va engendrer une redistribution de la lumière solaire reçue. Le mouvement des plaques tectoniques influence les glaciations que subit la Terre. Selon la position des continents, l'écoulement d'eau chaude vers les pôles peut être perturbé ou bloqué, ce qui favorise la formation des calottes glaciaires. Les variations de quantités de croûtes continentale et océanique affectent les vents et les courants océaniques. La composition atmosphérique, comme les concentrations de dioxyde de carbone et de méthane, est liée au mouvement des calottes glaciaires. Les niveaux de gaz à effet de serre diminuent avec leur avancée et augmentent avec leur recul.

Entrons maintenant au cœur des cinq périodes glaciaires majeures de l'histoire de la Terre. Il y a 2,4 milliards d'années, la Terre connaît sa première période glaciaire, qui est également une des plus longues de son histoire. Il s'agit de la glaciation huronienne. Cette glaciation commence il y a 2,4 milliards d'années et s'étend jusqu'à 2,1 milliards d'années, durant l'ère paléoprotérozoïque. Les océans occupent presque 25 % de plus que leur volume actuel du fait du dégazage du manteau terrestre. La lave issue des sites volcaniques est riche en potassium et en phosphore, ce qui constitue un engrais de bonne qualité. À cause du vent et des intempéries, la lave se brise et s'effrite naturellement. Des petits débris de matière s'incrustent dans les fractures des roches magmatiques et s'y accumulent en grand nombre. Les roches étant poreuses, elles conservent l'humidité mais également une température chaude idéale au développement de la vie. Ces lieux, en apparence inhospitaliers, sont finalement le théâtre du développement des premiers organismes. Parmi ces microbes, véhiculés autant par le vent, les intempéries ou encore les marées, on retrouve les cyanobactéries, un type de bactéries procaryotes qui n'ont pas de noyau. Ces organismes unicellulaires peuvent vivre autant dans l'eau que sur la terre ferme, sous forme de grandes colonies. Leur métabolisme se base sur la photosynthèse ; ils produisent de l'oxygène. Les cyanobactéries présentes dans l'air transforment l'azote en ammonium et en nitrate, et celles présentes dans les océans emprisonnent le carbone et produisent le calcaire des stromatolithes.

La combinaison des fragments de lave et de l'accroissement des cyanobactéries va former peu à peu du sol. Puis, petit à petit, dans ces mêmes milieux privilégiés, vont apparaître des organismes plus complexes comme les mousses et les champignons. Ces derniers vont développer une méthode d'enracinement, avec notamment les mycorhizes. C'est en partie grâce à eux que la vie s'épanouit sur la Terre, puisqu'en brisant les roches, ils ont permis les premiers peuplements terrestres. Ce n'est que plus tardivement que les pollens contribueront également à la prolifération de la vie. La Terre n'est encore pas très propice au développement de formes de vie plus complexes ; elle est couverte de volcans actifs et des nuages toxiques sont présents en permanence. De vastes étendues de lave recouvrent le sol, en même temps que le soleil inonde de ses rayons ultraviolets mortels. Même si les cyanobactéries demeurent dans l'eau, la flore est encore largement dispersée. Néanmoins, un événement de grande ampleur va bouleverser la vie il y a 2,4 milliards d'années : il s'agit de la grande oxydation. À cette époque, l'oxygène de l'atmosphère terrestre est rare ; il demeure emprisonné dans les minéraux ou enfermé dans de l'eau. La grande oxydation touche les eaux, la biosphère et l'atmosphère terrestre. Elle peut être considérée comme une catastrophe ou comme une chance pour la vie sur Terre. La majorité des organismes est anaérobie, mais les cyanobactéries commencent à développer une photosynthèse oxygénée. Elles occupent une nouvelle niche écologique et se reproduisent très rapidement en exploitant l'énergie du soleil. La photosynthèse produit en déchet l'oxygène que les cyanobactéries expulsent dans l'air. Dans les premiers temps, cet oxygène est absorbé par l'oxydation du fer de surface, mais au fur et à mesure de l'augmentation du nombre de cyanobactéries, les puits d'oxygène saturent. Cette accumulation d'oxygène dans l'atmosphère a eu des conséquences dévastatrices pour les organismes anaérobies qui ne peuvent pas survivre en présence d'oxygène. L'oxygène est en effet un élément très réactif qui peut perturber les processus métaboliques des organismes anaérobies en formant des radicaux libres. Ces molécules instables peuvent endommager les protéines, les acides nucléiques et les membranes cellulaires, ce qui peut entraîner la mort de la cellule. Par conséquent, beaucoup de ces organismes ont été éliminés, ce qui a conduit à une extinction de masse d'organismes anaérobies. Mais l'augmentation des niveaux d'oxygène a ouvert la voie à l'évolution de nouvelles formes de vie mieux adaptées à ces conditions. L'oxygène permet une respiration cellulaire beaucoup plus efficace que les autres formes de métabolisme énergétique. En d'autres termes, les organismes capables de respiration aérobie peuvent produire beaucoup plus d'énergie à partir d'une quantité donnée de nutriments que leurs homologues anaérobies. Certains organismes ont évolué pour utiliser l'oxygène comme accepteur d'électrons final dans leurs chaînes de transport d'électrons, augmentant ainsi considérablement l'efficacité de la production d'ATP, qu'on pourrait qualifier comme monnaie énergétique de la cellule. En plus, les enzymes antioxydants comme la superoxyde dismutase ou les catalases ont évolué pour neutraliser les radicaux libres toxiques produits par les réactions avec l'oxygène, permettant à ces organismes de survivre et de prospérer dans un environnement riche en oxygène. C'est ainsi que les organismes aérobies, pour survivre, ont appris à utiliser l'oxygène afin de respirer, en supprimant les radicaux libres susceptibles d'oxyder les molécules et de détériorer leur organisme. Cette évolution a notamment été possible grâce à trois nouveaux acides aminés intégrés dans leur génome, qui sont la méthionine, le tryptophane et la sélénocystéine. Depuis cette époque, tous les organismes aérobies ont appris à survivre en présence d'oxygène dans la mesure où il demeure à des concentrations normales. S'il dépasse ces concentrations, l'oxygène demeure inconditionnellement un poison.

Même si ce changement d'atmosphère est fatal à la plupart des formes de vie de l'époque, de nouveaux organismes pointent le bout de leur nez : les eucaryotes et les métazoaires. Les eucaryotes englobent tous les organismes, qu'ils soient unicellulaires ou multicellulaires, du moment qu'ils contiennent un noyau et des organites spécialisés dans la respiration. Les eucaryotes rassemblent aujourd'hui trois grands règnes du monde vivant, qui sont les plantes, les champignons et les animaux. Le deuxième groupe d'organismes qui se développe est celui des métazoaires. Ils sont pluricellulaires, se constituent d'un noyau et d'organites, et se nourrissent de matière organique. Leurs cellules forment des tissus. L'atmosphère est totalement déstabilisée. Les micro-organismes ont consommé l'essentiel des nutriments dont ils avaient besoin pour la formation de l'oxygène, mais une autre conséquence survient au niveau du climat. Durant ce grand événement d'oxygénation, l'oxygène atmosphérique a considérablement augmenté, diminuant par conséquent le méthane. L'oxygène, en se combinant au méthane, forme du dioxyde de carbone et de l'eau. Ces derniers ne retiennent pas la chaleur aussi bien que le méthane. En parallèle, survient une extinction massive pour la majorité des formes de vie qui étaient alors anaérobies ; pour elles, l'oxygène était toxique. Parallèlement, l'activité volcanique se serait ralentie durant 250 millions d'années. Ces événements combinés ont entraîné une production moindre de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et ainsi un effet de serre fortement réduit. Les températures diminuent ; la planète entre dans une période glaciaire. La surface de la Terre aurait été, pour la première fois, entièrement recouverte de glace. Ce changement brusque de climat est lié à la transformation de l'atmosphère qui se produit alors avec l'évolution de la vie. En effet, les processus de photosynthèse réalisés par des bactéries procaryotes dégagent de l'oxygène. En parallèle, les calcaires en formation piègent le CO2, ce qui diminue considérablement la quantité de ce dernier dans l'atmosphère. La baisse du gaz à effet de serre engendre une baisse de la température terrestre. Rappelons qu'à cette époque, le soleil ne fournit que 85 % de l'énergie qu'il fournit aujourd'hui. Les températures atteignent jusqu'à -50° Celsius durant des dizaines de milliers d'années. L'eau présente à cette époque devient glace ; l'albédo augmente, ce qui accentue le refroidissement et l'englacement. Durant des millions d'années, la Terre s'apparente à une énorme boule de glace affichant une température de surface de -10° Celsius. Les scientifiques pensent que cette période glaciaire huronienne a presque arrêté la photosynthèse.

La glaciation huronienne s'est produite à une époque très ancienne de l'histoire de la Terre, bien avant l'existence des dinosaures ou de la plupart des formes de vie que nous connaissons aujourd'hui. Ses probables conséquences ont été effacées par les milliards d'années d'évolution géologiques qui ont suivi. Les preuves de cette période ont été bouleversées par les modifications géologiques ultérieures. Néanmoins, les scientifiques ont pu retrouver la formation de vastes dépôts glaciaires. Ces derniers se sont accumulés sous forme de roches sédimentaires, principalement les tillites, qui se forment par compaction de sédiments continentaux qui contiennent des matériaux entraînés par des glaciers, et les laminites. L'activité glaciaire modifie le paysage en formant des lacs ou encore des vallées. Une telle baisse des températures a également dû modifier la circulation océanique ainsi que la composition atmosphérique. La glaciation a également exercé une influence géochimique en modifiant le cycle des éléments tels que le fer et l'oxygène présents dans les océans. Enfin, cette modification du climat a imposé des conditions de survie difficiles aux formes de vie qui subsistaient à l'époque, et cela a certainement impacté leur évolution ainsi que les formes de vie futures.

Et pourtant, la vie survit au froid. En principe, en dessous du point de congélation de l'eau, les fonctions métaboliques des organismes sont interrompues. En se cristallisant, l'eau envahit le cytoplasme et les organismes ; les tissus cellulaires se détruisent et l'organisme meurt. Pourtant, une vie microbienne peut perdurer dans un environnement d'apparence si hostile, et le retour à la vie à la suite des glaciations en est la preuve. Lorsqu'ils se retrouvent emprisonnés dans la glace, certains microbes continuent à métaboliser à un taux bien moindre que la normale, selon la température et la quantité de nourriture disponible. D'autres interrompent toute consommation d'énergie ou encore forment des spores afin de survivre en l'absence de toute énergie. Dès lors que les conditions s'améliorent, des mécanismes se mettent en place afin de réparer les dégâts cellulaires. La vie microbienne, confrontée à la famine, va réagir de différentes manières. Certains organismes vont subir une régression alors que d'autres vont réagir de plusieurs façons : ils peuvent développer des ultra-microcellules, synthétiser des protéines de stress, exprimer les gènes de la famine afin de devenir plus résistants. Une autre solution est de réduire le métabolisme et de devenir dormant ou encore de former des spores. Le choc du froid et la baisse des températures sollicitent également les microbes sur différents plans. Ils vont développer des méthodes leur permettant de contrer la perte de fluidité membranaire, le taux réduit des processus enzymatiques ainsi que les dommages cellulaires. La glace, soumise à des températures extrêmement basses comme lors des glaciations, présente des propriétés inhabituelles. On peut y retrouver l'existence de veines liquides. Il s'agit d'impuretés insolubles dans la structure cristalline qui vont se concentrer dans une phase liquide et former un réseau s'apparentant à des veines mesurant quelques micromètres. Ces fameuses veines contiennent de l'eau liquide, des nutriments et des biomolécules : de véritables oasis pour le métabolisme des micro-organismes qui y sont piégés. Les microbes doivent cependant pouvoir tolérer un pH qui peut atteindre zéro s'ils veulent profiter de l'eau présente dans les veines acides des glaces. Les acidophiles les plus fréquemment retrouvés dans les veines liquides sont les cellules eucaryotes, les bactéries et les archées. Il existe également une surface de grains minéraux entraînés par la glace et qui va développer un film mince d'eau qui demeure à l'état liquide. Les micro-organismes peuvent ainsi extraire les nutriments et l'énergie dont ils ont besoin. Ils vont devoir s'adapter pour maintenir leur cytoplasme fluide même confronté à une température de -50°.

Malgré la situation catastrophique qui touche la Terre durant la glaciation, son cœur continue d'être actif. Le CO2 émis par les volcans s'accumule sous la glace et se décharge brutalement dans l'atmosphère, renforçant l'effet de serre et entraînant l'augmentation des températures de surface. La déglaciation intervient alors en quelques dizaines de milliers d'années seulement. Les volcans ont également contribué à préserver la vie ; ils ont permis de maintenir hors de la glace certaines zones. Grâce à eux, de nombreuses espèces ont pu survivre aux épisodes de glaciation. Dès lors que le climat redevient plus doux, les espèces colonisent peu à peu les régions alentours de ces refuges géothermiques. Des études réalisées aux abords de ces zones géothermiques ont montré une richesse de la biodiversité qui s'appauvrit dès lors que l'on s'éloigne.

Des centaines de millions d'années se sont écoulées depuis la glaciation huronienne. La Terre s'est depuis reconstruite. Il y a 800 millions d'années, elle se composait d'un unique et vaste continent, la Rodinia, entouré d'un gigantesque océan, Mirovia. À cette époque, la température moyenne est de 10,5° Celsius et le jeune soleil émet une intensité 6 % plus faible que celle d'aujourd'hui. La journée dure moins de 22 heures et l'année comprend 13 mois. L'Amérique du Nord actuelle forme le cœur de la Rodinia, l'Australie se trouve sous nos latitudes et l'Antarctique presque à l'équateur. À la suite de mouvements magmatiques et de l'activité volcanique, la Rodinia commence à se fragmenter il y a environ 750 millions d'années. Elle se divise dans un premier temps en deux blocs, au milieu desquels naît un nouvel océan nommé Pantalassa, ancêtre de l'océan Pacifique. La partie qui représente aujourd'hui l'Amérique du Nord se dirige en direction du pôle Sud, qui est couvert de glace. Les terres qui se situaient à la moitié nord de la Rodinia se dirigent en direction du pôle Nord. Entre les deux moitiés se forme le craton du Congo ; il s'agit d'une zone dure et stable, anciennement consolidée à la lithosphère. Quelques millions d'années plus tard, ces trois parties se rassembleront de nouveau pour former un nouveau supercontinent nommé Pannotie. Les phénomènes liés à cette future rencontre entraîneront la naissance de montagnes : c'est l'orogenèse panafricaine. À cette époque, les rides médio-océaniques sont peu actives et la température moyenne diminue. Durant la glaciation de Varanger, la Terre subit en réalité deux épisodes glaciaires. Le premier commence il y a 720 millions d'années et va se terminer il y a 660 millions d'années (glaciation Sturtienne). Durant les 10 millions d'années qui suivent, les températures remontent ; c'est une période interglaciaire. Le second épisode glaciaire, nommé glaciation Marinoenne, survient il y a environ 650 millions d'années jusqu'à 630 millions d'années. Ces périodes de glaciation sévère sont reconnues comme ayant été les plus graves de l'histoire de la Terre.

Depuis la dernière glaciation, la Terre commence à voir ressurgir une diversité au niveau de la vie. On retrouve deux nouveaux types d'algues, comme des chromophytes (un grade évolutif regroupant les organismes possédant de la chlorophylle) mais également des haptophytes (une division d'algues unicellulaires caractérisée par la présence d'une extrémité particulière nommée haptonème) ou des dinoflagellés (une classe d'organismes eucaryotes unicellulaires aquatiques très diversifiée). On retrouve également des hyphes (des filaments qui constituent le mycélium) et des spores de champignons. Aucune trace d'animaux, comme des hydres ou des éponges, n'a cependant été retrouvée durant cette époque. Les parties de l'ancienne Rodinia qui se trouvent aux pôles ne sont pas chaudes ; de vastes étendues de glace prennent forme. Les sols et les océans gèlent sur des centaines de mètres ; les calottes polaires atteignent l'équateur. Une boucle de rétroaction s'installe du fait de la glace qui réfléchit davantage les rayons du soleil que les océans plus sombres. La planète entière, sans glace, voit ses températures descendre jusqu'à -50° Celsius et l'épaisseur de la glace océanique atteint plus d'un km. La Terre devient littéralement une boule de neige. La distribution du carbone subit des modifications profondes impliquant une diminution de la productivité organique océanique. La photosynthèse est stoppée durant des millions d'années ; les eaux de ruissellement ne sont désormais plus un agent d'érosion. L'ambiance qui règne sur Terre est affligeante : le soleil, bien que présent, brille moins intensément, l'air est sec, très froid, irrespirable ; les précipitations neigeuses sont rares, mais des vents puissants amènent un peu de dynamique sur cette Terre de désolation. Aucune eau liquide ne circule ; la situation paraît catastrophique pour la vie. Et pourtant, au fond de l'océan, la vie persiste sous la forme d'algues et de bactéries, et non seulement elle persiste, mais les organismes pluricellulaires ont également pris leur essor juste après cette période glaciaire.

Comment cela a-t-il été possible alors que tout semble peu propice à la concentration suffisante de nutriments et de dioxygène pour le maintien de la vie? Des scientifiques ont réalisé des simulations par ordinateur afin de reproduire l'effet boule de neige avec un taux de glaciation équivalent. Il apparaît que près de l'équateur demeurent des zones de refuge dans lesquelles l'océan n'aurait pas gelé. C'est ainsi que des organismes extrémophiles ont pu s'isoler en vase clos. Finalement, l'évolution demeure, voire même s'accélère ; la vie microbienne pourrait même survivre et se développer dans de la glace solide. Les glaciers auraient joué localement un rôle dans l'oxygénation des océans. Certains métaux, comme le fer ou le manganèse, étaient surreprésentés sous des formes oxydées, témoignant d'un apport local d'oxygène important. Plus les relevés ont lieu sur des zones éloignées de la ligne d'échouage, plus les formes oxydées y sont rares. La ligne d'échouage est la zone située entre la partie où les glaces flottent et celle où elles reposent sur la terre. La ligne d'échouage a peut-être été, durant cette période glaciaire, un véritable havre rempli de dioxygène. Ce dernier proviendrait des petites bulles d'air enfermées dans la neige compactée qui constituaient les glaciers au niveau des lignes d'échouage. Ces bulles ont pu être libérées dans l'océan liquide à la suite de la fusion de la glace, grâce au frottement du glacier sur le socle rocheux rugueux. Bien que la glace descende jusqu'à l'équateur, le volcanisme perdure et du CO2 ainsi que du méthane sont sans cesse émis dans l'atmosphère. Dès lors que la concentration de dioxyde de carbone atteint 350 fois celle d'aujourd'hui, l'effet de serre devient suffisant pour renverser la situation de glaciation et faire fondre la glace. La vie peut reprendre son cours. Des travaux effectués par Noah Planavsky aux États-Unis révèlent que l'érosion des continents qui s'est produite lors de la fonte des glaces aurait libéré d'importantes quantités de phosphore. Sa forte présence dans l'océan aurait contribué à la prolifération du phytoplancton et, par conséquent, à la libération d'oxygène dans l'atmosphère.

Un million d'années : c'est le temps qu'il faudra pour que l'épais manteau de glace qui recouvrait alors la planète fonde. Le phénomène engendre d'importants volumes de dépôts calcaires qui recouvrent les dépôts de la glaciation précédente. Durant les millions d'années qui suivirent, les premiers animaux plus complexes apparaissent. Les cyanobactéries qui ont survécu reprennent leur processus de photosynthèse et libèrent de l'oxygène en masse. L'air se modifie, la faune microbienne se diversifie et de nouvelles formes de vie apparaissent ; on les nomme la faune d'Ediacara. Ces animaux primitifs à corps mou, bien qu'ils soient encore très simples en comparaison aux animaux d'aujourd'hui, sont un grand pas en avant dans le monde de la vie animale. Ils vivent principalement sur le plancher océanique et possèdent des téguments résistants qui permettent leur fossilisation. La majorité de ces animaux sont plats ; *Dickinsonia* détient le record avec une épaisseur de seulement 5 mm pour une taille pouvant aller jusqu'à plus de 1 m. L'oxygénation des tissus en était ainsi facilitée sans avoir besoin d'organes pour transporter les gaz dissous. *Dickinsonia* est un spécimen nervuré, de forme ovale, sans bouche, ni anus, ni même de système digestif ; il consomme les films bactériens tapissant les fonds marins. Les différents organismes de la faune d'Ediacara ressemblent à des méduses, des arthropodes ou arborent des formes de feuilles ; certains ne ressemblent à rien de connu aujourd'hui. La plupart des fossiles retrouvés à cette époque entrent difficilement dans les embranchements actuels. Les cellules qui, jusqu'à lors, se reproduisent en se divisant, vont désormais pouvoir s'agglomérer entre elles grâce à une protéine nommée le collagène et former les premiers animaux pluricellulaires. Ces derniers sont réduits à leur plus simple expression, c'est-à-dire un simple amas de cellules réunies ensemble pour les bénéfices qu'ils en tirent tous. On ne retrouve encore ni système nerveux, ni système vasculaire, ni système digestif. L'éponge est le plus vieil animal connu qui a vu le jour ; ce fossile vivant compte aujourd'hui environ 10 000 espèces. Le corps de l'éponge est mou et percé de nombreux petits trous que l'on appelle des pores. C'est par ces pores que passe l'eau et qu'elle sera filtrée afin d'en extraire les nutriments dont l'éponge a besoin. Le corps est soutenu par un squelette composé de calcaire ou de silicium. Les éponges ont une capacité extraordinaire à se régénérer : après avoir prélevé une partie, elle repousse sans pour autant être endommagée. Les éponges ont une aire de répartition très vaste puisqu'elles ont colonisé les eaux marines, douces et saumâtres, que ce soit jusqu'à plus de 5000 m de fond ou à faible profondeur et peu importe le climat.

Après un temps de calme, le climat se fait de nouveau capricieux et une nouvelle glaciation se produit au cours de l'Ordovicien supérieur et du Silurien, il y a environ 460 à 420 millions d'années. Durant l'Ordovicien, qui débute il y a 485 millions d'années, les continents sont regroupés en un supercontinent, le Gondwana. Ce dernier s'est formé à la suite de la fracture de la Rodinia. L'histoire de notre planète est jalonnée de fusion et de séparation de ces morceaux de terre sous l'effet de la tectonique des plaques, et les continents n'en finissent pas de bouger. Alors que le Gondwana s'installe au niveau du pôle Sud, trois autres plus petits continents, nommés Laurentia, Sibéria et Baltica, accompagnés de leurs îles, se dirigent vers le nord jusqu'à se loger bien au chaud près de l'équateur. Ils y subissent les caprices du climat tropical : un soleil qui chauffe fort et des précipitations violentes. Cette pluie tombée du ciel embarque avec elle le dioxyde de carbone de l'atmosphère. Combiné à la chaleur, les roches sont dissoutes ; des ions contenant du carbone sont libérés et entraînés par les eaux de ruissellement dans les océans. Les animaux marins s'en servent pour fabriquer leurs coquilles ou leurs squelettes. Lorsqu'ils meurent, la matière carbonatée se stocke dans les sédiments sur le sol marin. À long terme, le processus qui consiste à puiser le carbone de l'atmosphère pour l'enfouir au fond des océans diminue considérablement la quantité de CO2 atmosphérique. Le CO2 relâché par les volcans en éruption ne suffit pas à compenser les pertes ; l'effet de serre diminue et les températures sur Terre commencent à chuter. Aussi, cette période glaciaire n'est néanmoins pas glaciale ; on ne parle pas ici de Terre boule de neige. Il est probable qu'à ses débuts, elle a contribué au développement de la biodiversité. Durant cette période, le nombre de genres d'animaux marins s'accroît ; on appelle cela l'événement de la grande biodiversification ordovicienne (GOB, en anglais). La diversification rapide du plancton favorise le développement de la faune vivant sur le plancher océanique. Les trilobites inarticulés et éocryptoïdes qui demeuraient au Cambrien laissent la place aux céphalopodes, aux crinoïdes et aux brachiopodes articulés. Les mers continentales sont peu profondes et riches en vie ; les premiers récifs coralliens apparaissent. Les mollusques deviennent communs, plus particulièrement les bivalves, gastéropodes et nautiloïdes. Les coraux apparaissent, colonisant les océans et bâtissant d'immenses récifs, de véritables écosystèmes. Ils œuvrent à l'enrichissement de la faune marine. À la fin de l'Ordovicien, les océans pullulent d'espèces toutes plus diverses et variées les unes

Il y a 260 millions d'années, la Terre atteint un niveau d'oxygène atmosphérique proche de l'actuel. Depuis lors, elle ne connaîtra plus de période glaciaire avant celle dans laquelle nous nous trouvons actuellement, celle du Pléistocène quaternaire, qui débute il y a environ 2,58 millions d'années, à la fin du Pliocène. Aujourd'hui, nous sommes encore dans la dernière grande période glaciaire. Celle-ci a commencé durant le Pliocène supérieur, il y a environ 2,58 millions d'années. Nous traversons actuellement une période interglaciaire, qui se traduit par le retrait des glaciers accompagné d'un réchauffement climatique. L'air glaciaire actuelle est appelé glaciation Pléistocène quaternaire.

Depuis ses débuts, la Terre a subi plusieurs périodes glaciaires et interglaciaires. Les calottes glaciaires avancent et reculent sur des échelles de temps de 40 000 à 100 000 ans. Autrefois, elle s'étendait sur l'ensemble du globe. Désormais, elle se limite au Groenland, à l'Antarctique et à quelques glaciers plus modestes, comme celui qui recouvre l'île de Baffin.

Il y a 2,58 millions d'années, les continents sont à peu près dans la configuration actuelle. Les scientifiques estiment qu'ils n'ont pas bougé de plus de 100 km les uns par rapport aux autres depuis le début de cette période. Durant la période précédente, le principal changement est la connexion entre l'Amérique du Nord et l'Amérique du Sud. En conséquence, l'isthme de Panama se forme, provoquant la disparition des courants équatoriaux chauds et l'apparition d'un cycle de refroidissement de l'Atlantique. Le climat devient progressivement plus sec et plus froid. Au Groenland, l'inlandsis fait son apparition, alors que celui de l'Antarctique s'épaissit. La collision qui a eu lieu précédemment entre la plaque africaine et l'Europe se poursuit. Les Alpes continuent leur orogenèse. Combinés aux mouvements tectoniques, les phénomènes d'érosion et l'emprisonnement du CO2 atmosphérique sous forme de carbonate perdurent, diminuant par conséquent la concentration du CO2 de l'atmosphère. Ces phénomènes induisent un changement de climat au niveau mondial. Les forêts tropicales se réduisent et ne représentent plus qu'une petite partie autour de l'équateur. Les savanes et les graminées conquièrent désormais tous les continents. On retrouve des forêts tempérées d'arbres à feuilles caduques sous les latitudes moyennes, des conifères et la toundra sur les latitudes élevées. L'Antarctique, quant à lui, est un véritable désert glacé.

Les faunes marines et terrestres, bien que primitives, sont désormais modernes. La jonction de l'Amérique du Nord avec l'Amérique du Sud et la formation de l'isthme de Panama ont engendré un grand échange interaméricain. Une grande diversité d'animaux peut désormais migrer du Sud vers le Nord et du Nord vers le Sud : des mammifères, des reptiles, des amphibiens, des arthropodes ou encore des oiseaux n'ayant pas la capacité de voler. Les mammifères représentés par les rongeurs, les mastodontes et les opossums sont répandus en Amérique du Nord. On retrouve également le *Gomphotherium*, espèce désormais éteinte, ressemblant fortement aux éléphants actuels. Il possède quatre défenses en position quasi droite et une courte trompe retombant sur la mâchoire inférieure, à l'image de celle des tapirs. Les paresseux, les glyptodons et les tatous migrent vers le Nord en traversant l'isthme de Panama. Les carnivores se diversifient. On retrouve, entre autres, des chiens, des ours et des canidés en Eurasie, alors que la présence des primates diminue. Les rongeurs sont très répandus. Des espèces géantes de rongeurs arpentent par ailleurs la surface de la planète. Un fossile de rongeur géant, le *Josephoartigasia monesi*, a été découvert sur une plage en Uruguay en 1987. Il apparaît comme le plus grand et le plus lourd des rongeurs connus jusqu'à aujourd'hui. Son plus proche parent actuel est le pakarana, un rongeur qui pèse entre 10 et 15 kg et qui vit dans les forêts tropicales humides de la Cordillère des Andes. Mais ce dernier est loin de faire rougir *Josephoartigasia monesi*, qui mesure quant à lui jusqu'à 3 m de long et pèse jusqu'à une tonne. À lui seul, son crâne mesure 57 cm. En comparaison, il est aussi haut qu'un bison. Sa morphologie s'apparente à celle d'un cochon d'Inde, mais proportionnellement de la taille d'un hippopotame. Sa mâchoire présente une force exceptionnelle.

En Afrique, les primates poursuivent leur évolution et les ongulés dominent. C'est aussi à ce moment-là que les premiers hommes et les premières girafes apparaissent. Le nombre d'espèces de bovidés est en hausse pour la première fois depuis le Crétacé, et grâce au grand échange interaméricain, les espèces nord-américaines se mélangent avec celles du Sud. Les marsupiaux demeurent dominants en Australie. On y retrouve des wombats et des ornithorynques.

En raison de l'évolution du climat, la flore tropicale régresse au profit de forêts subtropicales et de prairies. L'Europe occidentale se voit enrichie en arbres de la famille des bouleaux, des chênes, des frênes, mais également de conifères plus au Nord. Mais la Terre est touchée par un refroidissement progressif, et les vertébrés n'en sont pas indifférents. L'évolution continue, mais elle s'appauvrit. Les ongulés périssodactyles déclinent. À l'inverse, les grands ongulés artiodactyles s'en sortent beaucoup mieux puisqu'ils se satisfont d'une nourriture grossière et résistent mieux aux périodes de pénurie alimentaire. Les mastodontes, ces gigantesques mammifères herbivores, prolifèrent, et les premiers éléphants apparaissent. Tous ces géants constituent une source de nourriture importante, et de nouveaux mammifères carnivores apparaissent, plus imposants. La majorité de cette faune qui régnait à la fin du Pliocène n'existe plus de nos jours. Les glaciations qui vont survenir les prochains milliers d'années ont eu raison de nombreux de ces animaux. Certains ont pu migrer vers des latitudes plus clémentes, et d'autres étaient voués à disparaître. Même si les hivers n'étaient pas plus rigoureux qu'aujourd'hui, la différence demeure dans le fait que l'été n'existait plus.

Le nombre exact de glaciations durant cette période est sujet à débat. Quatre glaciations majeures ont été clairement identifiées, séparées par des périodes interglaciaires : la glaciation de Günz (-760 000 à -530 000 ans), la glaciation de Mindel (-650 000 à -350 000 ans), la glaciation de Riss (-300 000 à -120 000 ans) et la glaciation de Würm (-80 000 à -10 000 ans). Détail important dans l'histoire de la Terre, cette glaciation diffère des autres : l'homme se trouve désormais au cœur des glaciations. C'est même grâce à ces dernières que la grande aventure humaine a pu commencer. Le changement de climat entraîne un abaissement du niveau de la mer. Loin d'être une tragédie pour l'homme, il s'agit d'une porte ouverte à nos ancêtres du continent africain, *Homo erectus*, en direction des routes du Nord, en Europe.

Chaque hiver, le froid s'installe un peu plus. La forêt dépérit par manque d'eau. Les forêts de chênes laissent la place à des steppes arides et froides. Les troupeaux d'animaux qui parcourent encore les plaines à la recherche de mousse et de lichen sont une aubaine pour les tribus humaines vivant en Europe. Ces derniers, grâce à leurs outils rudimentaires, attrapent les jeunes bêtes et s'approprient les animaux adultes déjà morts. Au fil des années, le grand froid s'installe. Les températures descendent à -30°C. Les glaciers s'étendent jusqu'à l'Écosse et jusqu'au Nord des Pays-Bas. Les tribus d'hommes qui s'étaient peut-être aventurées jusque-là redescendent à la recherche de terres et de températures plus clémentes. À cette époque, le feu leur échappe encore. Des calottes glaciaires de plus de 3000 m d'épaisseur recouvrent le Groenland, l'Amérique du Nord et la Sibérie. Toute l'eau accaparée pour former ces glaciers a provoqué une diminution d'une centaine de mètres du niveau des mers. De nouvelles terres sont dévoilées. Les hommes qui peuplent le continent africain ont désormais de nouvelles perspectives. L'Europe et ses troupeaux de rennes attirent d'autant plus que les forêts tropicales n'ont pas résisté à la chaleur, et ce sont la savane et les déserts qui décorent désormais le paysage. Cette glaciation va durer 80 000 ans environ, jusqu'à ce qu'une aire interglaciaire débute, amorçant un réchauffement du climat durant environ 20 000 ans, un cycle qui va se réitérer quatre fois jusqu'à aujourd'hui. Force est de constater que l'état le plus courant de notre planète durant ces derniers millions d'années est la glaciation.

L'homme, au milieu des glaciations, a su s'adapter. Il s'est protégé contre le froid. Les glaciations lui ont ouvert des passages dans la mer, puis il n'a cessé de voyager au gré des glaciations et des déglaciations. L'événement qui changera à jamais son rapport au climat est la domestication du feu, il y a 400 000 ans. Désormais, il pénètre dans les régions froides. Il peut désormais dresser des campements, se fabriquer des abris, des cabanes. Il peut vivre sur un sol gelé en permanence, son moyen de chauffage éternellement à portée de main. Après une période glaciaire de plus de 90 000 ans, la dernière grande déglaciation a débuté il y a 21 500 ans et a duré environ 10 000 ans. À l'issue de celle-ci, la Terre a profondément changé. Ses températures moyennes ont augmenté d'environ 4 degrés. Les gigantesques calottes glaciaires qui recouvraient une large partie du Nord, jusqu'à la Belgique en Europe, fondent. Le niveau marin augmente de plus d'une centaine de mètres. La flore est radicalement transformée, et le cycle de l'eau planétaire est intensifié.

Il y a plus de 20 000 ans, le climat de la Terre est stable, son taux de CO2 atmosphérique est relativement faible. Le froid règne, et les océans sont beaucoup plus bas qu'aujourd'hui. Il y a 19 000 ans, une minuscule zone au Nord commence à se réchauffer, alors que le Sud est toujours froid et neigeux. Le CO2 est toujours bas, et les glaces ne bougent pas. Cette évolution du Nord est sans doute due aux changements orbitaux qui ont rapproché la Terre du Soleil en été, alors que le Sud était plongé dans l'ombre. Les continents sont concentrés dans le Nord, aux latitudes hautes. C'est là que se sont formées les calottes glaciaires. Un réchauffement, même minime, de l'ordre d'une fraction de degrés, suffit à provoquer la fonte d'un grand volume de glace. Un afflux d'eau douce survient alors dans l'Atlantique. L'Atlantique est comme un couloir océanique qui relie les deux pôles. Il transporte loin vers le Nord l'eau chaude issue de la…