Les recherches suggèrent que la journée sur Terre n'a duré que 19 heures pendant environ un milliard d'années.

Pendant près d’un milliard d’années, si vous aviez vécu sur Terre, vos journées n’auraient duré que 19 heures. Moins de jours, moins de nuits et une planète qui tournait plus vite qu'aujourd'hui. Qu’est-ce que cela a à voir avec l’atmosphère, avec la Lune et avec la vie même que nous respirons actuellement ? Les géophysiciens commencent à rassembler les pièces du puzzle et le résultat est assez surprenant.

Une journée « coincée » dans 19 heures

Ce qui est enseigné dans les livres est simple. La Lune tire sur les océans, génère des marées et cette friction vole une partie de l'énergie de la rotation de la Terre. Au fil du temps, les jours s’allongent très lentement, de l’ordre de quelques millièmes de seconde par siècle.

Le nouveau travail va plus loin. Une équipe dirigée par Ross Mitchell a compilé des dizaines d’estimations de la durée du jour au cours des 2,5 milliards d’années passées, en utilisant des roches sédimentaires très spéciales. Dans ces couches, sont enregistrés les rythmes liés aux marées et aux cycles orbitaux de la Terre, ce qui permet de calculer le nombre d'heures d'une journée au moment de la formation de chaque strate.

Lorsqu’ils ont analysé toutes ces données, ils n’ont pas vu une courbe lisse, mais plutôt quelque chose de beaucoup plus frappant. Il y a environ 2 000 à 1 000 millions d’années, de nombreux signaux indépendants se regroupaient autour d’une valeur très similaire. La journée a duré encore et encore environ 19 heures.

Selon les mots de Mitchell, la durée du jour a cessé d'augmenter et est « stable » pendant cet intervalle, la période que de nombreux géologues appellent le « milliard ennuyeux ».

Quand l'atmosphère pousse autant que la Lune ralentit

L’explication ne réside pas dans les océans, du moins pas seuls. En plus des marées marines, le Soleil réchauffe chaque jour la haute atmosphère. Ce réchauffement génère des ondes de pression qui entourent la planète et sont appelées marées atmosphériques. Ils sont moins connus, mais ils exercent également une légère poussée sur la rotation de la Terre.

La clé est dans la fréquence. Si la durée du jour coïncide avec le « rythme naturel » de ces vagues dans l’air, une résonance se produit. Quelque chose de similaire à toujours pousser un swing au bon moment. Dans ce scénario, les marées atmosphériques peuvent légèrement accélérer la rotation, juste dans le sens opposé à celui que fait la Lune avec les océans.

L'étude conclut qu'au cours du Protérozoïque moyen, cet équilibre a été atteint. Le freinage des marées océaniques et la poussée des marées atmosphériques se sont égalisés. Le résultat fut une sorte de lien cosmique qui laissa la journée bloquée à environ 19 heures pendant environ un milliard d’années.

Journées courtes, contenant de l'oxygène

Ce « blocage » temporaire ne s’est produit à aucun moment. Cela coïncide avec une étape au cours de laquelle la majeure partie de l'oxygène de la planète était produite par des micro-organismes photosynthétiques, en particulier des cyanobactéries qui formaient des tapis sur les fonds marins peu profonds. Pendant la journée, ils libéraient de l’oxygène et la nuit, ils en consommaient.

Les expériences et les modèles réalisés avec des tapis microbiens modernes montrent quelque chose d'important. Lorsque les journées sont trop courtes, inférieures à environ 16 heures, ces systèmes consomment pratiquement tout l'oxygène qu'ils génèrent. À mesure que le jour s'allonge, la durée de lumière disponible augmente et une plus grande fraction d'oxygène parvient à s'échapper dans l'eau et dans l'atmosphère.

Si la Terre restait aussi longtemps dans des journées de 19 heures, cette durée aurait permis une production nette d'oxygène, mais sans grands excès. Cette idée rejoint les enregistrements géochimiques, qui indiquent des niveaux d’oxygène modérés et assez stables au cours de ce « milliard ennuyeux » avant les grands sauts qui ont favorisé l’émergence d’organismes plus complexes.

Au fond, l’histoire suggère quelque chose de très puissant. La façon dont la planète tourne et la façon dont la biosphère respire sont plus liées qu’il n’y paraît.

Que se passe-t-il encore aujourd'hui avec la longueur du jour

Tout cela s'est produit il y a des milliards d'années, mais la rotation de la Terre continue de changer. Les horloges atomiques permettent de mesurer que la durée de la journée moderne varie de quelques millièmes de seconde d'une année à l'autre. Ces oscillations sont dues aux vents, aux courants océaniques et même aux mouvements du métal en fusion dans le noyau externe.

Une analyse des données entre 1962 et 2012 a détecté un cycle d’environ 5,9 ans dans la vitesse de rotation, associé à des changements brusques du champ magnétique appelés « chocs géomagnétiques ». Ce sont de petits chocs dans le noyau liquide qui accélèrent ou ralentissent subtilement la rotation de la planète.

Et aujourd’hui, un acteur que nous connaissons bien nous rejoint : le changement climatique. La fonte des glaciers et des calottes polaires déplace de grandes masses d’eau des hautes latitudes vers des zones plus proches de l’équateur. Ce déplacement de masse ralentit un peu la rotation et allonge le jour de quelques millièmes de seconde par siècle, au point que les calculs indiquent que d'ici la fin de ce siècle, l'effet du climat pourrait égaler, voire dépasser celui des marées lunaires.

Dans la vie quotidienne, nous ne remarquerons pas que la journée dure quelques millièmes de seconde de plus, mais pour les systèmes de positionnement, les télécommunications ou la définition officielle du temps, ces changements sont déjà pertinents. Et rappelez-vous que ce que nous faisons à la surface modifie également, même légèrement, la façon dont notre planète tourne.

En fin de compte, la même Terre qui a passé un milliard d’années avec des journées de 19 heures continue de porter cette histoire écrite dans ses roches, dans son atmosphère et dans chaque milliseconde que nous ajoutons ou soustrayons à nos horloges. L'étude scientifique originale, intitulée « La durée du jour du Moyen-Protérozoïque bloquée par la résonance des marées », a été publiée dans la revue Géosciences naturelles.