La Terre est la seule planète que nous connaissions avec des continents riches en silice et flottants, mais les géologues ne parviennent toujours pas à s'accorder sur leur formation. La plus ancienne roche continentale remonte à environ quatre milliards d'années, alors que la Terre a quatre milliards et demi d'années - un écart de 500 millions d'années qui alimente des débats depuis des décennies. Tim Johnson, géologue à l'Université Curtin de Perth, en Australie, et ses collègues soutiennent désormais que la pièce manquante du puzzle est cosmique : un bombardement intense et soutenu d'astéroïdes a maintenu la croûte primitive suffisamment chaude et mince pour permettre l'existence de continents flottants. En bref, les terres sur lesquelles nous vivons sont là parce que de vieilles roches spatiales ont tabassé la planète.

Le problème est que les preuves géologiques de l'enfance de la Terre sont quasi inexistantes. Les plus anciennes roches continentales connues ont cristallisé il y a environ 4,03 milliards d'années, à la fin de l'éon Hadéen (les 500 premiers millions d'années). De rares roches basaltiques datent d'environ 4,2 milliards d'années, et quelques cristaux de zircon repoussent la trace à 4,4 milliards d'années. Au-delà, il n'y a presque rien. Les scientifiques se sont donc appuyés sur des suppositions éclairées, menant à deux idées dominantes : la tectonique des plaques était déjà active à l'Hadéen, avec formation de croûte au-dessus des zones de subduction, ou la Terre primitive était trop chaude pour des plaques rigides, et la croûte se formait au-dessus de panaches mantelliques (pensez à des blobs de cire dans une lampe à lave). Les deux idées, cependant, faisaient face à un problème de chaleur. La Terre semblait trop froide pour l'un ou l'autre processus sur la seule base des sources de chaleur internes. Comme l'a dit Johnson, « Personne n'arrivait à faire coller parce que nous ne considérions pas l'énergie venant de l'extérieur de la Terre. »

Cette énergie extérieure venait des impacts d'astéroïdes et de météorites, bien plus fréquents quand le système solaire était jeune. Mais la Terre a une manière particulière de cacher ses cicatrices - la tectonique des plaques recycle la surface dans le manteau. L'équipe de Johnson s'est donc tournée vers la Lune, qui manque de tectonique des plaques et porte encore les marques d'impacts anciens. En calibrant les comptages de cratères par rapport à des échantillons lunaires datés, ils ont estimé la fréquence des gros impacts sur notre voisine céleste. En adaptant cela à la taille plus grande et à la gravité plus forte de la Terre, ils ont conclu que la planète a dû être frappée par des milliers d'impacteurs de plus de 10 kilomètres de diamètre. En calculant l'énergie délivrée, le chauffage par impact dépassait la chaleur radiogénique et celle du noyau pendant la majeure partie de l'Hadéen d'environ un ordre de grandeur.

En introduisant ce budget thermique retravaillé dans des simulations géodynamiques, l'équipe a découvert que la croûte terrestre à l'Hadéen était mince (moins de 5 kilomètres d'épaisseur) et largement fondue en dessous, avec une fusion partielle généralisée commençant juste 2 à 3 kilomètres sous la surface. À environ 5 kilomètres de profondeur, les fractions de fusion dépassaient 30 % en volume - bien au-delà du point où la roche tient comme une dalle cohérente. La tectonique des plaques ne pouvait tout simplement pas fonctionner. « La subduction et la tectonique des plaques exigent que votre lithosphère soit rigide et qu'elle puisse se bousculer et subduire », a déclaré Johnson. « Ce n'est tout simplement pas possible si nos calculs sont à peu près justes. »

Les simulations ont également produit un recyclage complet de la croûte dans le manteau, avec du matériau s'égouttant jusqu'à des profondeurs d'au moins 600 kilomètres. Cela explique pourquoi si peu de croûte hadéenne a survécu et pourquoi les zircons déformés par choc sont presque absents - la fusion absorbait les ondes de choc avant qu'elles ne laissent des dommages durables. Alors que le flux d'impacts diminuait entre 3,9 et 3,5 milliards d'années, les sources de chaleur internes ont pris le relais, le manteau supérieur s'est refroidi, et la croûte s'est épaissie à environ 30 kilomètres au début de l'Archéen. Cette croûte plus épaisse, plus froide et plus rigide a enfin permis la tectonique des plaques, et les premières roches continentales apparaissent dans les archives géologiques à peu près à la même époque. « Dès que vous pouvez créer une croûte épaisse et une lithosphère mantellique en dessous, vous pouvez commencer à construire des continents », a déclaré Johnson.

L'équipe admet que l'argument repose en grande partie sur une modélisation basée sur la physique plutôt que sur des échantillons de roche, mais Johnson pense que c'est justifié étant donné la rareté des preuves.