L'histoire de l'âge de la Terre : cours de Première

Quel âge a la planète sur laquelle tu vis ? La réponse paraît simple : un chiffre, appris par cœur. Pourtant, ce chiffre est l'aboutissement d'une longue enquête, menée pendant des siècles par des philosophes, des astronomes, des naturalistes puis des physiciens. Le programme d'enseignement scientifique de Première place cette enquête dans le thème « La Terre, un astre singulier », en lien avec la notion de radioactivité.¹

Ce cours a deux objectifs. D'abord, te donner l'ordre de grandeur actuel et ce qu'il signifie vraiment. Ensuite, te montrer comment un savoir scientifique se construit : des arguments variés, des hypothèses qu'on teste, des erreurs corrigées, et un travail collectif plutôt que l'idée d'une seule personne.²³

Les ressources officielles de la classe de Première insistent sur un point : l'âge de la Terre a un ordre de grandeur qui n'a aucun rapport avec la durée d'une vie humaine. Sa compréhension s'est faite progressivement, avec des arguments de natures différentes.²

Pour t'en rendre compte, compare des durées. Une vie humaine dure moins d'un siècle, soit une centaine d'années. À la Renaissance, les estimations parlent de 6 000 ans.⁵ La valeur actuelle est de 4,54 milliards d'années.⁵ Entre ces deux estimations, le rapport est supérieur à sept cent mille. L'exercice 2 te propose de le calculer.

Dans de nombreuses cultures anciennes, la question « quel âge a la Terre ? » n'avait pas vraiment de sens. La plupart des cosmologies de l'Antiquité voyaient le temps comme infini, et la Terre comme un élément d'un cycle cosmique éternel.⁵ Il n'y avait donc pas de début à dater.

Le philosophe grec Aristote illustre cette vision. Dans son traité Du ciel, il oppose deux domaines : le monde au-delà de la Lune, qu'il juge sans naissance ni corruption, et le monde situé en dessous, imparfait et soumis à la corruption, mais qui existe depuis toujours.⁵ Pour lui, le monde n'a pas eu de commencement : mesurer son âge est impossible.

On présente parfois le Moyen Âge comme une époque d'ignorance. Les historiens du XIXe siècle ont largement diffusé cette image, mais elle est trop simple : certains clercs et philosophes ont eu des intuitions remarquables sur l'âge de la Terre.⁵

Au XIVe siècle, Jean Buridan et son élève Nicole Oresme, évêque de Lisieux, critiquent la cosmologie d'Aristote.⁵ Leur raisonnement part d'un constat : l'érosion lente des reliefs et la formation des montagnes, qu'ils attribuent aux séismes, ne tiennent pas dans l'échelle de temps déduite de la Bible.⁵

Buridan en tire deux conséquences. D'une part, il estime qu'il ne faut pas lire les textes sacrés au pied de la lettre. D'autre part, il imagine des cycles géologiques, plutôt que des cycles humains, qui s'étendraient sur plusieurs dizaines de millions d'années.⁵

Ce qui compte ici, c'est la méthode : on part d'un phénomène observable (l'érosion), on estime qu'il est lent, et on en déduit que le temps nécessaire est très long. Cette démarche reste celle du géologue aujourd'hui, même si les outils ont changé.

À la Renaissance, dans le monde chrétien d'Occident, l'âge de la Terre se détermine encore surtout à partir de la Bible. Elle énumère les générations depuis Adam, et les érudits complètent ce décompte par des considérations d'astronomie et par des données historiques écrites.⁵ Le résultat est un âge d'environ 6 000 ans.⁵

Cette estimation est parfois contestée. En 1542, dans un petit ouvrage imprimé, Fausto da Longiano soutient que les cycles de la Terre suivent ceux des sphères célestes, qu'il évalue à 36 000 ans.⁵ Le chiffre reste très faible comparé à la valeur actuelle, mais l'idée de cycles rattachés à l'astronomie s'écarte du simple décompte des générations.

Le tournant vient quand on cherche des arguments dans la nature et non plus dans les textes. L'astronome Edmond Halley s'appuie sur le sel des océans : en estimant combien de sel les fleuves y déversent chaque année, et combien il y en a au total, on peut remonter à une durée.⁵ Sa conclusion : la Terre est bien plus vieille qu'on ne l'imaginait.⁵

En 1802, dans son Hydrogéologie, Lamarck construit un modèle physique des océans et tient compte du déplacement des points polaires. Selon lui, la Terre doit forcément avoir plusieurs milliards d'années au minimum.⁵

Cette valeur repose sur la datation radiométrique des météorites. Elle est cohérente avec l'âge des plus anciens échantillons de roches lunaires et terrestres connus.⁵ Avec le développement de cette technique, on a pu montrer que certains minéraux riches en uranium dépassent le milliard d'années.⁵

Les plus anciens minéraux analysés sont de petits cristaux de zircon, trouvés dans les Jack Hills, en Australie. Ils sont datés d'au moins 4,404 milliards d'années.⁵ Ce n'est pas l'âge de la Terre elle-même : c'est un minimum pour l'âge de ces cristaux, donc un jalon qui reste en dessous de 4,54 milliards d'années.

Le Soleil joue aussi un rôle. En comparant sa masse et sa luminosité à celles d'un très grand nombre d'autres étoiles, on constate que le Système solaire ne peut guère être plus ancien que ces roches.⁵ Un argument d'astrophysique vient donc appuyer un argument de géologie.

On pourrait penser qu'avec une valeur aussi précise, tout est réglé. En réalité, deux difficultés demeurent.

Première difficulté : la durée de l'accrétion. On admet que l'accrétion de la Terre a commencé peu après la formation des météorites et des plus anciens constituants du Système solaire. Mais sa durée exacte n'est pas connue : selon les modèles, elle va de quelques millions à cent millions d'années.⁵ Quand on parle d'âge de la Terre, on parle donc du début de ce long processus.⁵

Seconde difficulté : l'âge d'une roche. Une roche peut résulter de l'assemblage de minéraux d'âges différents. Un grès, par exemple, contient des grains arrachés à des roches plus anciennes par la sédimentation. Un granite peut avoir englobé des cristaux déjà existants.⁵ Dater une roche ne revient donc pas toujours à dater sa formation.

Les ressources pédagogiques de Première proposent une activité fondée sur des textes montrant plusieurs démarches de datation. Le but est de comprendre que la datation de la Terre est le fruit du travail d'une communauté scientifique, avec des estimations validées ou non validées au fil du temps.³ Elles invitent aussi à retracer le cheminement qui a conduit à l'âge actuel.²

Retiens trois leçons de ce parcours :

• Un résultat dépend de ses hypothèses. Si l'hypothèse est fausse (par exemple un rythme supposé constant), la durée calculée l'est aussi.
• Une méthode peut être abandonnée sans que la question soit abandonnée.
• La convergence de plusieurs méthodes donne confiance dans un résultat.