I Une ligne plate
Commençons par situer cette période sur une frise dont les repères nous sont familiers.
Il y a environ 2,4 milliards d’années, la Grande Oxydation, dont parlait le quatrième essai, fait entrer pour la première fois une quantité appréciable d’oxygène dans l’atmosphère. Il y a quelque 700 millions d’années, la Terre se retrouve à plusieurs reprises enfermée dans la glace, transformée en boule de neige. Les glaciers avancent jusqu’à l’équateur.
L’expression « Terre boule de neige » a été proposée en 1992 par Kirschvink, du California Institute of Technology, aux États-Unis. Il cherchait à expliquer une étrangeté : certaines couches de blocs en désordre, laissées par des glaciers, s’étaient formées près de l’équateur. On a ensuite remarqué que ces dépôts glaciaires étaient souvent directement coiffés de roches carbonatées caractéristiques de mers chaudes. Comme si, à la fin de la glaciation, le climat s’était retourné d’un coup. Vers 540 millions d’années, le Cambrien commence. Les animaux se dotent soudain de carapaces, d’yeux et de pattes.
Entre la Grande Oxydation et la Terre boule de neige s’étire une période d’un milliard d’années, qui va approximativement de 1,8 milliard à 800 millions d’années avant nous. C’est plus de quatre fois le temps écoulé depuis l’apparition des dinosaures jusqu’à aujourd’hui. Les géologues lui ont donné un surnom : le milliard d’années ennuyeux.
L’immense durée qui précède le Cambrien porte un nom collectif, le Précambrien. Elle représente près des neuf dixièmes de l’histoire de la Terre. Et elle nous place devant une grande question.
L’oxygène était entré dans l’atmosphère plus de deux milliards d’années avant notre époque. Les cellules eucaryotes étaient elles aussi apparues depuis longtemps. Les animaux, pourtant, n’entrent en scène qu’aux alentours de 600 millions d’années. Que faisait la vie pendant ce milliard d’années intermédiaire ? Pourquoi la Terre ne l’a-t-elle pas poussée plus loin ? C’est un passage décisif pour comprendre pourquoi les animaux sont arrivés si tard.
Le surnom est né d’un ensemble de calcaires. En 1995, les chercheurs américains Buick, Des Marais et Knoll étudiaient des calcaires vieux de plus d’un milliard d’années, dans le bassin de Bangemall, au nord-ouest de l’Australie. Ils y mesuraient la proportion de carbone léger et de carbone lourd. Parmi les trois, Knoll est l’un des spécialistes les plus connus de la vie précambrienne. Nous le retrouverons dans le quatorzième essai.
Nous avons déjà rencontré cet instrument de mesure dans les premier et quatrième essais. Quand les organismes absorbent du carbone, ils préfèrent sa forme légère. La matière organique enfouie est donc riche en carbone léger, et le carbone qui reste dans l’eau de mer devient relativement plus lourd. Le calcaire qui se dépose au fond de la mer enregistre ce rapport. Mesurer la part de carbone léger et de carbone lourd dans un calcaire ancien permet ainsi d’estimer indirectement la quantité de carbone organique alors enfouie, autrement dit l’ampleur de la fixation et de l’enfouissement du carbone par la biosphère.
Le résultat était d’une platitude surprenante. Les valeurs oscillaient dans une bande très étroite, avec, pour la plupart des échantillons, des écarts presque négligeables. Et il ne s’agissait pas de quelques spécimens : la coupe la plus longue mesurait 2 500 mètres ; les deux coupes les plus éloignées étaient distantes d’environ 250 kilomètres ; les prélèvements couvraient les milieux proches du rivage jusqu’à la partie externe de la plate-forme continentale. Les auteurs ont donc écrit que l’intervalle compris entre environ 1,6 et 1 milliard d’années était la période la plus monotone de l’histoire terrestre.
Une ligne plate réclame, elle aussi, une explication. À d’autres époques, la courbe des isotopes du carbone bondit et retombe comme un électrocardiogramme. Extinctions massives, glaciations, éruptions volcaniques : tout cela y imprime des pics. Pendant ce milliard d’années, elle ressemble presque à une droite.
Par la suite, de plus en plus d’archives ont paru tout aussi plates. Les grands dépôts glaciaires étaient pratiquement absents. Les formations de fer rubané, avec leurs couches alternativement rouges et noires évoquées dans le quatrième essai, se formaient elles aussi très rarement.
Les profondeurs de l’océan restaient privées d’oxygène. Les fossiles eucaryotes identifiables étaient peu diversifiés et changeaient lentement. Peu à peu, un surnom est devenu le nom d’une époque.
L’expression « milliard d’années ennuyeux » est généralement attribuée par les chercheurs au paléontologue britannique Brasier, de l’université d’Oxford. Brasier avait la réputation de tout remettre en question. En 2002, il avait publiquement contesté les microfossiles alors reconnus comme les plus anciens de la Terre : des filaments contenus dans des silex d’Australie-Occidentale vieux d’environ 3,5 milliards d’années. Ces « bactéries », soutenait-il, n’étaient que des formes trompeuses produites par les minéraux. La controverse allait durer des années.
Il est mort dans un accident de voiture en 2014. Il avait employé l’expression dans un livre publié en 2012, et c’est souvent sur cette base qu’on lui en attribue la création. Mais, dans les premiers articles que l’on peut retrouver, impossible de mettre la main sur la page où elle aurait été imprimée pour la toute première fois. Elle a très bien pu circuler d’abord de bouche à oreille, dans les colloques et les discussions. En 2006, Holland, géochimiste américain de Harvard qui approchait alors les quatre-vingts ans, qualifiait l’intervalle allant d’environ 1,85 milliard à 850 millions d’années d’« apparemment assez ennuyeux », dans un article de synthèse devenu influent. Dès lors, cette façon de découper l’histoire a été abondamment reprise.
Une fois l’idée inscrite dans les synthèses, la question n’a plus été « Cette période est-elle ennuyeuse ? », mais directement « Pourquoi est-elle ennuyeuse ? ». Une observation à vérifier s’était changée en prémisse à expliquer. Le surnom figure aujourd’hui dans les manuels, les ouvrages de vulgarisation et les documentaires. Pour beaucoup, la première chose apprise sur la Terre d’il y a plus d’un milliard d’années, c’est que « rien ne s’y passait ».
Cette même période porte d’autres noms, chacun braqué sur un aspect différent. En 2013, certains l’ont appelée le « milliard d’années stérile », en insistant sur l’absence de grandes glaciations.
Les tectoniciens préfèrent parler de « l’âge mûr de la Terre » : ils s’intéressent à la croissance des continents. Les dates limites varient elles aussi. Les premiers calcaires étudiés allaient de 1,6 à 1 milliard d’années ; la synthèse de Holland, de 1,85 milliard à 850 millions d’années. Si l’on retient la rareté conjointe des glaciations et des anomalies isotopiques du carbone, on arrive à peu près à l’intervalle allant de 1,8 milliard à 800 millions d’années.
Cet essai ne posera qu’une question : quand tant d’archives sont plates, qu’est-ce qui est plat, exactement ? Le monde de ce milliard d’années changeait-il réellement si peu ? Ou nos instruments sont-ils incapables de mesurer ses changements ?
Nous ne pouvons pas retourner 1,6 milliard d’années en arrière pour analyser l’eau de mer. Nous pouvons seulement chercher une chose qui nous est parvenue de cette époque et dont une propriété soit liée à la grandeur que nous aimerions connaître.
C’est ce qu’on appelle un indicateur indirect, ou proxy. Nous en utilisons dans la vie courante : faute de voir l’intérieur du moteur, on regarde la jauge de température de l’eau. L’intérêt d’un proxy, c’est qu’on peut le mesurer. Sa limite est là aussi : il ne mesure jamais la chose elle-même. Ce que nous voyons est l’ombre de ce milliard d’années, après plusieurs réfractions.
II La Terre d’alors
Voyons d’abord à quoi ressemblait cette Terre.
Les journées étaient plus courtes. À Xiamaling, dans le Hebei, une série de schistes noirs vieille d’environ 1,4 milliard d’années présente des rythmes d’une extrême régularité. Ce sont les cycles de l’orbite et de la rotation terrestres qui ont imprimé leur cadence dans les sédiments.
En 2018, des chercheurs américains ont calculé à partir de ces rythmes qu’une journée ne durait alors qu’environ 18,7 heures. La Lune était plus proche de la Terre qu’aujourd’hui. Une autre étude, en 2023, a proposé qu’entre environ 2 et 1 milliard d’années, le ralentissement de la rotation terrestre se soit presque interrompu : la durée du jour serait longtemps restée aux alentours de dix-neuf heures. Même la longueur des journées aurait donc tracé une ligne plate pendant ce milliard d’années.
Une Lune plus proche, ce sont de plus fortes marées. Celles de l’époque étaient plus puissantes qu’aujourd’hui. Les estrans s’étalaient, larges et plats ; le flot et le jusant laissaient dans la vase et le sable des suites de lamines alternativement épaisses et minces. En les comptant, les géologues peuvent aussi retrouver le nombre de jours que comptait alors un mois.
Les terres étaient nues. Pas de plantes, pas d’animaux, pas de petites bêtes dans le sol. La roche s’exposait au vent et à la pluie. Tout au plus les abords de l’eau et les endroits humides étaient-ils peut-être couverts d’un mince tapis microbien, qui se fendillait en séchant au soleil et se ramollissait à la pluie.
Aucune racine ne retenait la terre sur les berges. Les rivières étaient pour la plupart larges et peu profondes, divisées en nombreux bras qui se déplaçaient sans cesse. Une seule averse pouvait emporter de vastes étendues de sable et de gravier. Le vent passait sur les terres dénudées, sans rien pour arrêter les poussières qu’il soulevait. Le douzième essai racontera comment, avec l’arrivée des plantes sur les continents, les rivières et les sols ont peu à peu changé de visage.
Pendant cette période, les continents se sont d’abord assemblés en un supercontinent appelé Nuna, un nom tiré d’une langue inuite et désignant « les terres qui entourent l’océan du Nord ». On l’appelle aussi Columbia. Il s’est ensuite disloqué, avant qu’un nouvel assemblage, entre environ 1,1 milliard et 900 millions d’années, ne forme un autre supercontinent : Rodinia.
Le Soleil brillait environ 10 % moins fort qu’aujourd’hui, et l’air contenait beaucoup moins d’oxygène. Les estimations diffèrent considérablement selon les méthodes. Prises ensemble, elles situent l’oxygène atmosphérique entre environ 1 % et quelques pour cent de son niveau actuel.
Pour comparer : au sommet de l’Everest, même dans cet air si raréfié, il reste encore à peu près un tiers de l’oxygène disponible au niveau de la mer. Malgré un Soleil moins lumineux, la Terre n’était pas gelée. Son atmosphère renfermait bien davantage de dioxyde de carbone, et peut-être aussi plus de méthane, comme une épaisse couverture jetée sur la planète.
L’océan était stratifié. Il y avait un peu d’oxygène en surface, puis très vite plus rien en descendant. L’essentiel des eaux profondes en était dépourvu et contenait de grandes quantités de fer dissous. Le long de certaines plates-formes continentales très productives s’étiraient aussi des bandes d’eau toxique chargée de sulfure d’hydrogène.
Les fonds des mers peu profondes appartenaient aux stromatolites. Nous avons rencontré dans le premier essai ces bosses de pierre construites par des microbes qui retiennent les sédiments couche après couche. Certaines dressaient des colonnes ; d’autres ressemblaient à des bols retournés, d’autres encore à des bouquets de cônes.
Le nord de la Chine conserve quelques-unes des plus belles séries de terrains de cette période. De Pékin et Tianjin jusqu’aux monts Yanshan, dans le Hebei, s’étendait alors une longue baie. En plus d’un milliard d’années s’y sont accumulés plusieurs kilomètres de calcaires, de dolomies et de schistes.
Les géologues chinois répartissent ces terrains entre les systèmes de Changcheng, de Jixian et de Qingbaikou, baptisés d’après des coupes classiques du nord de la Chine. À Jixian, dans la municipalité de Tianjin, la série mésoprotérozoïque approche les dix mille mètres d’épaisseur. Sur les parois rocheuses, on voit partout ces stromatolites en colonnes. Dès les années 1980, le site a été classé réserve naturelle nationale et est devenu l’une des coupes de référence du Mésoprotérozoïque. Les stromatolites présentaient, pendant cette période, une diversité de formes particulièrement grande.
On peut encore voir des stromatolites vivants. Dans le bassin de Hamelin, à Shark Bay, en Australie-Occidentale, l’eau est salée comme une saumure. Les escargots de mer et les petites bêtes qui mangent les microbes n’y survivent pas. L’eau peu profonde se remplit donc de blocs gris-noir, comme une foule de champignons de pierre accroupis dans la mer. Il y a plus d’un milliard d’années, bien des mers peu profondes devaient avoir cette allure. À ceci près qu’aucun animal ne pouvait encore les brouter : les stromatolites n’avaient pas besoin de se réfugier dans une eau si salée.
La glace ne laissait presque aucune trace, mais elle n’était pas totalement absente. La comparaison avec la Terre boule de neige qui a suivi permet de prendre la mesure de la différence. Dans la région des Trois-Gorges du Yangzi, au Hubei, les tillites de la formation de Nantuo, vieilles de plus de 600 millions d’années, constituent une couche de blocs désordonnés épaisse de quelques dizaines à plus de cent mètres. Des pierres de toutes tailles y sont prises pêle-mêle dans la boue. Des glaciers les avaient arrachées à un continent alors situé aux moyennes latitudes.
Entre 1,8 milliard et 800 millions d’années, on ne trouve aucune couche de tillite de cette ampleur. En 2020, des chercheurs de l’université d’Aberdeen, au Royaume-Uni, ont découvert une couche de pierres singulière dans des dépôts lacustres du nord-ouest de l’Écosse vieux d’environ un milliard d’années.
Cinq cailloux d’origine locale, longs de 3,5 à 9 centimètres, étaient dispersés dans un même niveau sur environ 250 mètres. Les couches de vase situées sous eux étaient déformées, enfoncées, parfois traversées. Au-dessus, les nouvelles couches s’étaient déposées en les enveloppant.
Pour enfoncer ainsi des pierres dans la vase molle du fond d’un lac, il faut généralement de la glace flottante. Elle emprisonne des pierres sur la rive, les transporte au milieu du lac, puis fond. Les pierres tombent et s’enfoncent dans la boue.
Ce lac se trouvait alors vers 35 degrés de latitude sud, à peu près à la latitude de Sydney aujourd’hui. Soit le climat y était beaucoup plus froid que sous la même latitude actuelle, soit il se trouvait à très haute altitude. Un lac dont la surface a gelé, ce n’est pas encore une grande glaciation.
Il a fallu attendre très longtemps pour que ces microbes deviennent visibles à nos yeux. Ce qui préoccupait Darwin, justement, c’était cette page blanche avant le Cambrien. Vers 1899, l’Américain Walcott avait trouvé dans les roches anciennes du Grand Canyon de petits disques noirs de taille millimétrique. Ils figurent parmi les premiers fossiles précambriens à avoir été décrits sérieusement. Beaucoup, pourtant, refusaient d’y croire.
Le tournant est venu en 1954. Les Américains Tyler et Barghoorn ont observé au microscope, dans des silex recueillis au bord du lac Supérieur, en Ontario, au Canada, des microbes filamenteux et sphériques vieux d’environ 1,9 milliard d’années. Leurs formes étaient parfaitement nettes. C’est à ce moment-là que la paléontologie du Précambrien a vraiment commencé.
Dans la mer, les premiers rôles revenaient aux bactéries, surtout aux cyanobactéries. Dans les eaux de surface éclairées par le Soleil, elles faisaient de la photosynthèse et libéraient le peu d’oxygène disponible. Sur les fonds peu profonds, elles tissaient aussi des tapis superposés qui s’accumulaient lentement en stromatolites.
Et le reste de la vie ? Dans les mers de cette époque existaient déjà des cellules eucaryotes, celles qui possèdent un noyau. Les animaux, les plantes et les champignons d’aujourd’hui appartiennent tous à ce groupe.
Le cinquième essai racontait leur apparition. La plupart étaient unicellulaires. Au microscope, elles ressemblent à de petites sphères ornées de motifs, de protubérances ou d’épines. Les paléontologues les appellent des acritarches : une catégorie « d’origine incertaine ». Aujourd’hui encore, on ignore ce qu’étaient beaucoup de ces organismes.
Dans la région de Ruyang, au Henan, des schistes vieux de plus d’un milliard d’années ont livré de grands acritarches couverts de réseaux et de protubérances. Leur diamètre peut atteindre plusieurs centaines de micromètres : une loupe suffit à les voir. Quelques organismes étaient aussi devenus pluricellulaires. Bangiomorpha et les fossiles du nord de la Chine vieux de 1,6 milliard d’années, évoqués dans les sixième et huitième essais, vivaient tous pendant cette période. Bangiomorpha provient de l’île Somerset, dans l’Arctique canadien. Il y a environ un milliard d’années, ses cellules s’alignaient en fins filaments et certaines se spécialisaient dans la reproduction. Comme l’expliquait le sixième essai, ce pourrait être l’un des plus anciens organismes connus à pratiquer la reproduction sexuée.
Que faisaient donc les eucaryotes pendant ce milliard d’années ? Longtemps, la réponse a été : pas grand-chose. Peu de types de fossiles, des changements lents, et aucune trace d’eux dans les fossiles moléculaires. Nous verrons dans la quatrième section que cette réponse a été réécrite en 2023.
III Quels sont les piliers de cette ligne plate ?
L’« ennui » est une table que soutiennent plusieurs piliers. Regardons-les un à un.
Le premier est celui des isotopes du carbone, et c’est le plus solide. Que signifie une valeur proche de zéro ? Un calcul sommaire permet de s’en faire une idée : dans le modèle le plus simple, sur cinq parts de carbone arrivant dans l’océan, une se retrouve enfouie au fond sous forme organique ; le reste se dépose en calcaire. La proportion est à peu près la même qu’aujourd’hui. Après 1995, des séries plus continues provenant de deux autres bassins australiens ont, elles aussi, livré des variations de faible amplitude.
Dans les compilations mondiales, les valeurs isotopiques du carbone des carbonates marins de cette période se regroupent, dans l’ensemble, en une bande étroite voisine de zéro. Rien de comparable aux grandes oscillations des autres époques, à ces pics que l’on peut suivre d’un bassin à l’autre.
Le deuxième pilier est l’oxygène. Qu’il ait été « bas », voilà qui est solidement établi. À quel point ? Là, la dispute est vive. Le chrome est un élément très sensible à l’oxygène : il faut qu’il y en ait assez dans l’air pour que, lors de l’altération des roches continentales, le chrome prenne une forme soluble que les rivières emportent jusqu’à la mer. Le rapport entre ses isotopes légers et lourds se modifie au passage. En 2014, une étude fondée sur les isotopes du chrome a conclu que l’oxygène atmosphérique avait pu rester sous le millième de son niveau actuel.
Riches en matière organique, les schistes de Xiamaling sont des roches mères potentielles de pétrole et de gaz. Si les géologues du pétrole s’y sont intéressés, c’était d’abord pour trouver des hydrocarbures. En 2016, Zhang Shuichang et ses collègues de l’Institut chinois de recherche sur l’exploration et le développement pétroliers les ont analysés. D’après eux, il y a environ 1,4 milliard d’années, certaines eaux marines locales contenaient au moins assez d’oxygène pour permettre à certaines éponges actuelles de respirer. Cela correspondait à un niveau atmosphérique d’au moins 4 % environ de la valeur actuelle.
Ce point de comparaison vient d’une expérience. En 2014, des chercheurs danois ont élevé une éponge commune dans une eau dont ils retiraient progressivement l’oxygène. Elle survivait encore avec seulement 0,5 à 4 % du niveau d’oxygène actuel. Pour une même époque, les résultats de différents proxies divergeaient de plus d’un ordre de grandeur.
Chaque proxy est sensible à des processus différents. Pour convertir leurs lectures en un même « pourcentage de l’oxygène atmosphérique actuel », il faut, à chaque étape, passer par un modèle. Une estimation publiée en 2021 situait le niveau à long terme à au moins 1 % environ de la valeur actuelle.
En 2025, des chercheurs ont même retrouvé directement de petites bulles d’air ancien emprisonnées dans du sel gemme vieux d’environ 1,4 milliard d’années. La valeur lue y dessinait un milieu plus oxydant que ne le voudrait un scénario de très faible oxygénation prolongée. Une petite bulle donne une photographie très nette. Mais elle n’en donne qu’une : elle ne dit pas s’il y a eu des fluctuations avant ou après.
Le troisième pilier est la structure de l’océan. La mer Noire actuelle peut servir de comparaison : oxygénée en surface, elle ne l’est plus au-dessous de cent à deux cents mètres, et ses eaux profondes sont chargées de sulfure d’hydrogène. Dans les premières reconstitutions, tout l’océan mésoprotérozoïque ressemblait à une « mer sulfurée » toxique. Les données ultérieures ont changé ce tableau.
En 2015, aux États-Unis, Sperling et ses collègues ont réuni environ 4 700 échantillons de schiste couvrant près de deux milliards d’années. Ils ont conclu que, durant la période qui nous occupe, les eaux profondes étaient surtout dépourvues d’oxygène et riches en fer. D’autres travaux ont estimé que les eaux contenant du sulfure d’hydrogène ne formaient qu’une bordure le long des plates-formes continentales, couvrant quelques pour cent tout au plus de la surface des fonds marins, voire moins.
Le quatrième pilier est le minerai de fer. Une grande partie du fer extrait aujourd’hui dans le monde provient de formations de fer rubané constituées il y a plus de deux milliards d’années. C’est le cas des gisements d’Anshan, dans le Liaoning chinois, et des monts Hamersley, dans l’ouest de l’Australie.
Les grandes formations de fer rubané sont effectivement très rares pendant cette période. Mais peu de minerai ne signifie pas qu’il n’y avait pas de fer dans l’eau de mer. Pour qu’un gisement se forme, il faut transporter le fer jusqu’à un endroit où il puisse s’oxyder, précipiter, puis rester préservé.
Une série de terrains vieille d’environ 1,4 milliard d’années renferme d’ailleurs des dépôts ferrugineux d’une ampleur appréciable. Ce qui manque pendant cette période, ce sont les occasions où toutes les conditions nécessaires à la formation d’un grand gisement se trouvent réunies.
Le cinquième pilier est la glace. Nous l’avons vu dans la section précédente : les traces de grandes glaciations sont exceptionnellement rares. Les pierres tombées dans le lac écossais attestent seulement une présence locale de glace.
Le sixième pilier est la diversité des fossiles eucaryotes. En 2015, les chercheurs américains Cohen et Macdonald ont constitué une base de données des fossiles eucaryotes précambriens. Leurs calculs montraient que, durant le Mésoprotérozoïque et jusqu’à environ un milliard d’années, chaque assemblage fossile ne comptait que peu d’espèces.
Ils avertissaient eux-mêmes que la plupart des échantillons provenaient d’un même paléocontinent, et que l’intervalle allant de 1,6 à 1,25 milliard d’années était particulièrement peu étudié. En 2024, une autre étude a étendu les données à 263 coupes stratigraphiques. Elle a corrigé de plusieurs façons les incertitudes d’âge et les différences d’échantillonnage, puis effectué une « raréfaction » : retirer au hasard une partie des échantillons disponibles pour voir si le motif persistait.
Un motif qui n’apparaît que parce que les échantillons sont nombreux disparaîtra après raréfaction ; un motif réel subsistera. Même en ramenant l’échantillonnage à environ deux cents éléments, la faible richesse persistante entre 1,8 milliard et 800 millions d’années restait visible.
Le dernier pilier, lui, n’a justement rien de plat. Pendant cette période, les continents se déchirent aussi. Il y a environ 1,27 milliard d’années, un immense épisode magmatique a laissé, dans le sous-sol du nord du Canada, des centaines, voire des milliers de filons parallèles, disposés en éventail sur plus de trois mille kilomètres. C’est l’essaim de dykes de Mackenzie, le plus vaste connu sur Terre. Les continents se heurtent et s’assemblent. Rodinia s’est ainsi formée entre environ 1,1 milliard et 900 millions d’années. Son nom vient d’un mot russe signifiant « naissance » : on considère que les continents ultérieurs sont issus de sa fragmentation.
À l’est de l’Amérique du Nord, la vieille ceinture orogénique de Grenville est la racine des montagnes soulevées par cet assemblage. En 2021, une étude a estimé, à partir de l’anomalie d’un élément dans les zircons, que la croûte continentale s’était amincie pendant l’âge mûr de la Terre et que les montagnes étaient généralement basses. Elle proposait qu’une « pause de l’orogenèse » ait limité l’altération des roches et les apports nutritifs.
La même année, une autre équipe, après avoir rassemblé les archives métamorphiques et magmatiques, a contesté cette conclusion. La formation des montagnes, soutenait-elle, avait été largement répandue et presque continue sur la planète pendant cette période. Ce qui était inhabituel, c’était leur allure. La croûte était très chaude ; une croûte chaude est molle et s’étale facilement sur les côtés. Elle ne peut pas s’empiler en montagnes aussi épaisses et hautes que l’Himalaya actuel. Les plaques n’ont jamais cessé de bouger. Simplement, les montagnes ne montaient pas haut.
IV Le monde eucaryote invisible
En 2023, une étude a transformé l’image que l’on se faisait de ce milliard d’années.
Brocks, de l’Université nationale australienne, est le géochimiste dont nous avons parlé dans le cinquième essai, celui qui avait réfuté ses propres premiers résultats. Avec ses collègues, il a réexaminé les fossiles moléculaires contenus dans des roches de plus d’un milliard d’années. Le cinquième essai l’expliquait : les membranes des cellules eucaryotes contiennent une famille de molécules caractéristiques, dont fait partie le cholestérol. Elles peuvent se conserver très longtemps dans la roche et constituent ainsi une « empreinte digitale » des eucaryotes. Or, dans les roches antérieures à environ 800 millions d’années, on ne trouvait presque jamais cette empreinte. On en avait déduit que les eucaryotes, même s’ils existaient alors, étaient peu nombreux. La mer devait essentiellement appartenir aux bactéries.
L’équipe de Brocks a changé sa manière de chercher. Pour fabriquer du cholestérol, les cellules actuelles suivent une longue chaîne de production. Elles commencent par une molécule allongée, le squalène, découvert initialement dans l’huile de foie de requin. Elles la replient en quatre cycles liés entre eux, puis la retaillent étape après étape. Au total, il faut une vingtaine d’opérations. Le début de la chaîne produit donc des molécules intermédiaires plus simples.
Les chercheurs se sont posé la question suivante : si les eucaryotes anciens ne possédaient pas encore une chaîne aussi longue, leurs membranes utilisaient peut-être ces produits semi-finis. Ils les ont cherchés dans la roche. Et, dans des roches allant d’environ 1,64 milliard à 800 millions d’années, ils en ont trouvé beaucoup : de fortes concentrations, largement réparties.
Un monde eucaryote jusque-là invisible est ainsi apparu. Les océans de ce milliard d’années ont peut-être toujours abrité une multitude d’eucaryotes. Comme ceux-ci utilisaient des versions anciennes du cholestérol, les filtres employés auparavant les avaient laissés passer.
Les chercheurs les ont appelés le « biote à protostérols ». Ils ont également constaté que les empreintes de cholestérol de type moderne ne devenaient abondantes que vers 800 millions d’années. La plupart des organismes de l’ancien ensemble n’ont pas laissé de descendants.
On ne trouvait rien parce qu’on ne cherchait pas la bonne chose. Dès 2017, l’équipe de Brocks avait aussi découvert dans des roches australiennes une augmentation soudaine des empreintes moléculaires des algues après la fin de la première glaciation boule de neige, il y a environ 650 millions d’années. L’océan passait d’une domination bactérienne à une domination des algues, préparant la nourriture des futurs animaux. Les molécules semi-finies pourraient cependant avoir d’autres sources, certaines bactéries par exemple. Ce point reste à vérifier.
Du côté des fossiles aussi, les découvertes se succèdent. Des dolomies du centre de l’Inde, vieilles d’environ 1,6 milliard d’années, contiennent des fossiles filamenteux et foliacés dont les structures cellulaires sont conservées en trois dimensions. En 2017, Bengtson et ses collègues du Muséum suédois d’histoire naturelle les ont examinés au rayonnement synchrotron. Ils ont distingué des cellules régulièrement disposées, dont certaines renfermaient des structures ressemblant aux pyrénoïdes, qui participent à la fabrication d’amidon dans les chloroplastes des algues rouges. Ils ont proposé d’y voir des algues rouges. Si cette interprétation se confirme, elles précéderaient Bangiomorpha de plus de cinq cents millions d’années.
En 2016, Zhu Shixing et ses collègues du Centre de recherches géologiques de Tianjin ont découvert des compressions carbonées dans la formation de Gaoyuzhuang, vieille d’environ 1,56 milliard d’années, dans les monts Yanshan du Hebei. Certaines avaient la forme de longues bandes, d’autres celle d’une feuille. Elles atteignaient des tailles de l’ordre du centimètre, voire du décimètre. C’est un indice solide de la présence de grands organismes pluricellulaires dès cette époque, même si l’on ne sait pas encore à quel groupe ils appartenaient.
Les champignons étaient peut-être là, eux aussi. En 2019, dans des schistes de l’Arctique canadien vieux d’environ un milliard d’années, des chercheurs ont découvert de petits corps sphériques et des filaments ramifiés. Les parois cellulaires contenaient des constituants de la chitine. Selon eux, il pourrait s’agir de l’un des plus anciens champignons connus.
En 2020, des roches vieilles d’environ un milliard d’années, près de Dalian, dans le Liaoning, ont livré une algue verte pluricellulaire ramifiée. Elle ne mesure que deux millimètres. De son filament partent des branches latérales, qui la font ressembler à un groupe d’algues vertes aujourd’hui commun sur les rochers du littoral. Ce pourrait être l’une des plus anciennes algues vertes connues. C’est parmi les algues vertes que se trouvent les lointains ancêtres de toutes les plantes terrestres actuelles.
Les acritarches unicellulaires fournissent eux aussi des preuves nettes de la présence d’eucaryotes. Dans des schistes du nord de l’Australie vieux d’environ 1,5 milliard d’années se trouve un microfossile nommé Tappania. Des prolongements sortent de la surface de sa cellule ; ils peuvent se ramifier, et de nouveaux prolongements peuvent pousser à travers une ancienne paroi. Démonter et reconstruire ainsi sa paroi cellulaire à volonté exige un cytosquelette et un système de transport membranaire : des moyens dont seules disposent les cellules eucaryotes.
Les gènes indiquent la même direction. En 2026, une nouvelle étude est partie des gènes des grandes lignées eucaryotes actuelles pour estimer quand elles s’étaient séparées. Elle concluait que, depuis le début du Mésoprotérozoïque, ces lignées n’avaient cessé de se ramifier, alors même que la courbe de richesse des fossiles paraissait durablement basse et plate.
Une famille peut se diviser sans cesse en nouvelles branches tandis que, devant chaque maison, le style de la plaque reste inchangé pendant des siècles. Celui qui compte les plaques dira que rien n’a changé depuis longtemps. Celui qui lit la généalogie dira que la famille n’a jamais cessé de se diviser. Aucun des deux n’a tort.
Ce milliard d’années n’est donc pas une page blanche. Vers 1,6 milliard d’années, plusieurs candidats au statut d’eucaryotes pluricellulaires étaient déjà présents. Certains atteignaient une taille visible à l’œil nu.
Vers un milliard d’années, nous avons des algues rouges et vertes pluricellulaires dont la place dans la classification est bien établie. Entre les deux, six cents millions d’années ont laissé beaucoup de matériel. C’est l’attribution de chaque pièce qui reste discutée.
Les ressources nutritives de l’océan ne dessinaient pas non plus une ligne horizontale. En 2017, une étude a mesuré les isotopes de l’azote dans une série du nord de l’Australie vieille d’environ 1,4 milliard d’années, depuis les dépôts côtiers jusqu’à ceux du large. Près des côtes, l’azote était relativement abondant. Plus on allait vers le large, moins il y avait d’azote utilisable. Dans un même bassin marin, les organismes côtiers et ceux du large vivaient dans deux mondes différents. Une courbe moyenne à l’échelle mondiale aplatirait cette différence.
De brefs épisodes d’oxydation ont eux aussi été identifiés, l’un après l’autre. Vers 1,57 milliard, 1,4 milliard et 1,1 milliard d’années, plusieurs études ont signalé une intensification de l’oxydation ou de l’altération des roches.
Deux couches de cendres volcaniques des schistes de Xiamaling avaient été datées dès 2015 : environ 1,392 milliard et 1,384 milliard d’années, avec, dans les deux cas, une incertitude de l’ordre du million d’années. En 2024, des chercheurs ont relié une perturbation de l’oxygénation durant cet intervalle à l’altération de roches fraîches produites par une activité volcanique de grande ampleur. La force de ces épisodes, leur durée et leur éventuelle simultanéité à l’échelle mondiale restent débattues.
V Ce que dit une courbe plate
Revenons au raisonnement de la première section. Les isotopes du carbone ne varient pas ; donc la proportion de carbone organique enfoui ne varie pas ; donc la productivité ne varie pas ; donc la biosphère change peu. Chaque étape semble aller de soi. Le problème, c’est que les autres maillons de la chaîne peuvent bouger eux aussi.
En 2021, des chercheurs ont refait les calculs avec un modèle plus complet du cycle du carbone. Ils ont constaté que, même lorsque la courbe isotopique restait presque plate sur le long terme, la proportion de carbone organique enfoui pouvait connaître des variations bien plus fortes que ne le laissait penser le raisonnement simple. La composition isotopique du carbone entrant dans l’océan, l’altération respective des carbonates et du carbone organique, l’enfouissement des carbonates, la taille des réservoirs de carbone : plusieurs grandeurs peuvent varier en même temps et, au bout de la chaîne, leurs effets se compenser.
C’est comme regarder un pèse-personne. Si son chiffre ne change pas pendant un mois, on ne peut pas conclure que la personne n’a rien mangé ni fait d’exercice pendant tout ce temps. Elle a peut-être beaucoup mangé et beaucoup bougé. Les deux se sont exactement compensés.
Une étude de 2026 en donne un très bel exemple. Vers 1,57 milliard d’années, les archives isotopiques du strontium et du lithium montrent une anomalie nette de l’altération continentale. La réaction des isotopes du carbone, elle, reste assez modeste.
Les isotopes du strontium enregistrent l’origine du strontium contenu dans l’eau de mer. Celui que libère l’altération des vieilles roches continentales est plus lourd ; celui qu’apporte le volcanisme sous-marin est plus léger. Leur rapport dans l’océan fonctionne comme une balance entre ces deux sources. Les isotopes du lithium sont, quant à eux, très sensibles au degré d’avancement de l’altération.
Lorsque les deux aiguilles bougent ensemble, elles indiquent un changement de l’altération sur les continents. Mais les cycles des éléments n’ont ni les mêmes réservoirs ni les mêmes vitesses de réaction. Le réservoir de carbone est vaste, et sa réponse est lente. Un épisode d’altération de quelques millions d’années peut n’y produire qu’une petite bosse. Si l’on ne trace que la courbe du carbone, la même histoire paraîtra plus plate.
Le destin ultérieur des stromatolites mérite lui aussi qu’on s’y arrête. En 1971, l’Américain Awramik a relevé un déclin marqué de leur diversité à la fin du Précambrien, vers 700 à 600 millions d’années.
Il a proposé l’explication suivante : des organismes capables de brouter les tapis microbiens étaient apparus et mangeaient, bouchée après bouchée, les bâtisseurs de ces pierres. Aujourd’hui, les stromatolites vivants sont surtout confinés dans des recoins comme Shark Bay, où même les escargots de mer ont du mal à survivre.
Une autre courbe prend exactement la direction opposée. Entre environ 1,2 milliard et 900 millions d’années, les formes des stromatolites atteignent leur plus grande diversité de tout le Protérozoïque. Elle dépasse largement celle des fossiles eucaryotes de la même période.
Une courbe est au creux, l’autre au sommet. Elles ne mesurent pas la même chose. La première compte les types d’eucaryotes que l’on peut identifier ; la seconde, les formes qu’ont prises les tapis microbiens en grandissant. Les deux peuvent être vraies.
Pour la diversité des procaryotes, nous n’avons, en réalité, aucune courbe. Les bactéries et les archées n’ont pas de tissus durs, et leurs formes sont simples. Dans les sphères et les filaments vieux de plus d’un milliard d’années, on peut tout au plus reconnaître « un microbe » ou quelque chose qui « ressemble à une cyanobactérie ». Impossible de les faire correspondre aux espèces actuelles.
La fixation de l’azote, la réduction des sulfates, la production de méthane, le cycle du fer : toutes ces activités ont laissé des traces dans les roches de cette période. Nous pouvons voir où ces métabolismes se déroulaient, et à quelle échelle, sans pouvoir compter les espèces qui s’en chargeaient. Les données disponibles ne permettent pas d’affirmer que les procaryotes auraient, eux aussi, stagné pendant un milliard d’années.
Certaines lignes plates résistent pourtant à ces corrections. Les grandes anomalies isotopiques du carbone repérables d’un bassin à l’autre sont bel et bien absentes. Les archives de grandes glaciations sont réellement rares, les grands gisements de fer peu fréquents. L’océan profond est durablement dépourvu d’oxygène et riche en fer. La richesse des fossiles eucaryotes reste basse sur le long terme, même après raréfaction.
C’est comme regarder un indice boursier. Qu’il ait à peine bougé en dix ans ne signifie pas que chacune des actions qui le composent soit restée immobile. Certaines ont vu leur valeur multipliée, d’autres ont touché le fond, et les hausses et les baisses se sont compensées. Une courbe moyenne mondiale peut, de la même façon, réduire à une droite une multitude de changements locaux de sens contraires.
Au premier ordre, l’état moyen sur le long terme était effectivement plus stable qu’à bien d’autres époques. Au second ordre, les événements à l’échelle du million à la dizaine de millions d’années, comme les différences régionales au sein d’une même mer, ont été nettement sous-estimés.
VI La résolution
Nous pouvons maintenant poser une question plus tranchante : si un événement majeur avait duré quelques millions d’années pendant cette période, le verrions-nous ?
Le problème ne vient pas de la datation radiométrique elle-même. Dans de bonnes coupes contenant des cendres volcaniques, les datations de haute précision atteignent déjà une incertitude de plus ou moins cinq cent mille à un million d’années. Les deux couches de cendres de Xiamaling sont de cet ordre-là.
Le neuvième essai explique comment les zircons des cendres volcaniques font office d’horloges naturelles. Mais la plupart des couches sédimentaires ne contiennent pas de cendres. Pour qu’elles forment un niveau bien préservé, il faut qu’elles tombent dans une eau calme et soient rapidement recouvertes. Sur un haut-fond, les vagues les dispersent le plus souvent. Sur la terre ferme, le vent et la pluie les emportent. Quant aux minéraux des boues et des sables ordinaires, ils ont été transportés depuis ailleurs : l’âge mesuré est celui de leur formation, pas celui du dépôt de la couche.
Là où les cendres manquent, on doit encadrer le dépôt à l’aide des deux niveaux de cendres les plus proches, l’un au-dessous, l’autre au-dessus. Si ces deux clous sont séparés par cent mètres de roche, toutes les couches intermédiaires partagent la même large marge d’incertitude.
Il manque aussi des pages aux terrains. Une série rocheuse d’apparence continue peut cacher une surface où la sédimentation s’est arrêtée, ou un passage dont le courant a emporté une partie. Entre deux couches successives, des centaines de milliers, voire des millions d’années ont alors disparu. À l’œil nu, on ne le voit souvent pas.
Les géologues appellent cela un hiatus sédimentaire. Plus une coupe contient de hiatus, plus une courbe apparemment régulière risque de n’être qu’un assemblage de fragments.
L’espacement des prélèvements est lui aussi trompeur. Dans les calcaires étudiés en 1995, l’intervalle habituel était de dix à vingt mètres. Dix mètres, c’est une distance, et la vitesse de sédimentation varie. Elle n’est pas la même en eau profonde et en eau peu profonde, en période calme et pendant les tempêtes. Les mêmes dix mètres peuvent représenter dix mille ans ou un million d’années. Sans correspondance fiable entre âge et profondeur, une distance en mètres ne dit pas combien d’années séparent deux prélèvements.
Par rapport aux époques plus récentes, la plus grande différence tient souvent aux fossiles, plutôt qu’aux instruments. Le Phanérozoïque possède quantité de fossiles d’organismes qui n’ont existé que quelques centaines de milliers d’années. Trouvez-en un dans une couche de boue, et l’âge de celle-ci est aussitôt encadré.
Les ammonites, dont traite le onzième essai, sont de ces horloges. Elles évoluent vite et se rencontrent sur de vastes territoires. Grâce à elles, les terrains jurassiques peuvent être découpés en tranches de quelques centaines de milliers d’années. Le Mésoprotérozoïque n’a pas cette densité de repères temporels. Quand on compare un point stratigraphique à ceux du reste du monde, sa fenêtre chronologique peut être bien plus large que l’incertitude de sa datation au laboratoire.
L’écart est encore plus frappant pour les points d’ancrage chronologiques. Dans les terrains phanérozoïques les mieux étudiés, un million d’années contient souvent plusieurs datations de cendres volcaniques ou plusieurs biozones permettant de synchroniser les coupes.
Dans nombre de bassins mésoprotérozoïques, on ne dispose que d’un ou deux âges fiables pour des dizaines de millions d’années. Les chiffres ont pourtant de quoi impressionner : 4 700 échantillons de schiste, plus de dix mille mesures isotopiques du carbone, 263 coupes. Mais cela ne nous donne pas une grille de plus de dix mille points régulièrement espacés dans le temps.
Des centaines d’échantillons peuvent se concentrer dans une poignée de bassins bien conservés, faciles d’accès et déjà forés, tandis que des dizaines d’intervalles d’un million d’années ne sont couverts que par une ou deux coupes. Il faut décomposer la densité d’échantillonnage en au moins quatre grandeurs : le nombre d’échantillons, le nombre de coupes indépendantes, le nombre de paléocontinents indépendants et le nombre de points d’ancrage chronologiques indépendants par million d’années.
Les deux dernières sont celles qui manquent le plus au Mésoprotérozoïque. Ce sont aussi elles qui déterminent la résolution. Prélever quelques échantillons supplémentaires ne demande que quelques jours de plus. Trouver une nouvelle coupe dont la chronologie puisse être maîtrisée peut prendre des années. Si telle partie de l’histoire terrestre est étudiée avec précision, cela dépend en partie du pays et du coin de terrain où elle s’est conservée.
Les rythmes inscrits dans les couches viennent des variations périodiques de l’orbite terrestre. Au début du XXe siècle, l’ingénieur serbe Milankovitch, retenu prisonnier pendant la Première Guerre mondiale, a calculé au crayon, sur le papier, comment l’excentricité de l’orbite, l’inclinaison de l’axe de la Terre et son oscillation modifiaient périodiquement l’ensoleillement reçu à chaque latitude. Ces cycles impriment leur rythme au climat et aux couches de sédiments. Les géologues s’en servent comme d’une autre horloge.
Dans une bonne coupe, on peut effectivement discerner des variations très fines. Les rythmes centimétriques à métriques des schistes de Xiamaling sont ceux des cycles orbitaux. C’est précisément en les lisant qu’on a obtenu la journée de 18,7 heures évoquée dans la deuxième section. L’information n’est donc pas nécessairement absente. Ce qui est rare, ce sont les coupes qui offrent à la fois cette continuité et une calibration chronologique indépendante.
Les roches carbonatées peuvent, elles aussi, voir leur texte réécrit. Une fois enfoui, le calcaire est baigné à répétition par les eaux souterraines qui le traversent. Il recristallise. Les fluides tardifs peuvent modifier discrètement une partie de la signature isotopique du carbone enregistrée à l’origine. Avant d’oser tracer une courbe, les géologues doivent examiner les échantillons un par un et retenir ceux qui ont été peu altérés.
Nous pouvons donc donner une réponse par degrés. Une coupe locale où les dépôts se sont accumulés rapidement, avec des cendres volcaniques et des prélèvements serrés : les événements d’une durée de l’ordre du million d’années ont généralement une chance d’être vus.
Un bassin dont seuls les âges des limites inférieure et supérieure sont connus : un événement de quelques millions d’années peut être comprimé dans une fenêtre d’incertitude de plusieurs dizaines de millions d’années. Une anomalie enregistrée dans plusieurs bassins : les erreurs de synchronisation peuvent encore empêcher de prouver qu’il s’agit d’un seul et même événement.
Prenons un exemple. Supposons qu’il y ait eu, il y a 1,4 milliard d’années, une petite glaciation de deux millions d’années. Elle n’aurait laissé qu’une mince couche de tillite, située dans une fenêtre d’incertitude chronologique de plusieurs dizaines de millions d’années. Lors d’une comparaison mondiale, elle pourrait alors être traitée comme contemporaine d’un réchauffement survenu ailleurs dans la même fenêtre. Les deux se compenseraient, ou la glaciation serait simplement classée comme phénomène local. Avec un seul proxy qui réagit lentement, l’événement pourrait même devenir entièrement indétectable : comme s’il ne s’était jamais produit.
VII Une comparaison qui mérite d’être menée
Il existe ici un moyen très direct de tester la question.
Prenons une période du Phanérozoïque dont nous savons avec certitude qu’elle est riche en événements brefs. Par exemple, les vingt millions d’années entourant l’extinction des dinosaures. On y trouve au moins une extinction massive, un épisode d’extrême chaleur qui, il y a environ 56 millions d’années, a brutalement réchauffé la planète de 5 à 8 degrés Celsius, et plusieurs fluctuations climatiques plus modestes. Chacun de ces événements a laissé un pic bien net dans les isotopes du carbone.
Réduisons artificiellement le nombre de coupes à celui du Mésoprotérozoïque. Élargissons les incertitudes d’âge à plusieurs millions d’années. Abaissons le taux de prélèvement par million d’années et la couverture géographique. Puis retraçons les courbes avec les mêmes méthodes. Deviendront-elles, elles aussi, des lignes plates et très « ennuyeuses » ?
Les méthodes existent : raréfaction, standardisation, élargissement des incertitudes. Toutes figurent dans la littérature. Les matériaux offrent aussi une base : le Phanérozoïque fournit de nombreuses coupes remarquablement bien datées. Il s’agit ici de réunir les deux dans une comparaison précise. Savoir si une étude exactement correspondante existe déjà demanderait une recherche bibliographique spécifique ; cet essai ne permet pas d’affirmer que personne ne l’a jamais faite.
Trois ensembles de travaux s’en approchent, mais répondent à d’autres questions. L’étude de 2015 testait les courbes de diversité précambrienne par des méthodes de randomisation. Elle montrait que les petites fluctuations étaient très instables, mais n’utilisait pas le Phanérozoïque comme témoin.
L’étude de 2024 pratiquait la raréfaction à l’intérieur des données précambriennes. Sa question était : « Si l’on rend encore plus rares des données déjà rares, le motif s’effondre-t-il ? » La réponse était : dans l’ensemble, non. Elle regardait dans la direction inverse de celle qui nous intéresse ici. Nous demandons : « Si l’on dégrade une archive dont nous savons qu’elle n’est pas plate, devient-elle plate ? » Le troisième ensemble de travaux porte sur le traitement statistique des archives isotopiques du carbone, en tenant compte des incertitudes de l’axe du temps. Ce n’est pas non plus une expérience comparative complète de dégradation des données.
L’expérience aurait deux issues possibles, et toutes deux compteraient. Si le Phanérozoïque, une fois dégradé, devenait lui aussi tout plat, une part non négligeable du « milliard d’années ennuyeux » pourrait avoir été fabriquée par nos instruments de mesure.
Si, même après cette dégradation, les grands événements restaient nettement dressés sur la courbe, la platitude du Mésoprotérozoïque aurait davantage de chances d’être réelle. Dans un cas comme dans l’autre, le débat ferait un grand pas en avant.
Il faudrait, pour réaliser cette expérience, réunir des stratigraphes, des géochimistes et des statisticiens autour d’une même table. D’autres disciplines ont fait quelque chose de semblable. Les spécialistes du climat des dernières centaines de milliers d’années « brouillent » souvent une archive de carotte de glace à très haute résolution pour lui donner les caractéristiques d’un dépôt marin. Ils regardent alors ce qu’il reste, dans la boue du fond de la mer, d’un changement climatique brutal de quelques siècles. Pour la question précambrienne posée ici, cette dégradation volontaire d’une bonne archive mérite de devenir une comparaison explicitement définie et reproductible.
« Réduire la résolution peut effacer des événements » : en statistique stratigraphique, cela ne fait aucun doute. « La réduire au niveau du Mésoprotérozoïque suffit à fabriquer tout le milliard d’années ennuyeux » : voilà ce qu’il faut précisément mettre à l’épreuve par cette comparaison, sans le déduire directement de la première proposition. Les tests de raréfaction de 2024 montrent au moins que le grand motif d’une faible richesse des fossiles eucaryotes sur le long terme résiste assez bien à une réduction supplémentaire de l’échantillonnage.
La prochaine étape consiste à mener réellement cette comparaison. Méthodes et données offrent un point de départ, mais réunir les échantillons, harmoniser les datations et rapprocher les conditions de conservation demande encore un travail substantiel. Une question testable n’est pas un test sans coût.
Si cette période était bel et bien relativement stable, plusieurs mécanismes sont proposés, côte à côte. Le plus courant est la limitation par les nutriments : une altération faible des roches, donc peu de phosphore transporté vers la mer par les rivières ; dans une mer sans oxygène et riche en fer, du phosphore encore soustrait à l’eau par adsorption sur les minéraux ferrugineux ; avec peu de phosphore, une faible productivité marine et peu d’oxygène produit en bilan net. Les proliférations d’algues dans les lacs actuels montrent exactement le mécanisme inverse : les eaux usées domestiques et les terres agricoles déversent beaucoup de phosphore dans les lacs, et les algues se mettent à croître follement.
L’azote a lui aussi pu se trouver bloqué. En 2002, les chercheurs américains Anbar et Knoll ont proposé un enchaînement ingénieux. Pour fixer l’azote de l’air, les bactéries utilisent une enzyme contenant du molybdène. Or les eaux marines privées d’oxygène et chargées de sulfure d’hydrogène retirent une grande partie du molybdène de l’eau et l’enfouissent au fond.
Moins de molybdène, c’est une fixation de l’azote plus difficile ; moins d’azote disponible, et les algues eucaryotes peinent à se développer. Un métal présent à l’état de trace a pu freiner le rythme d’une biosphère entière.
Une autre explication associe tectonique et altération : des montagnes basses exposent moins de roche fraîche, donc l’altération est lente. Une autre encore s’intéresse à la durée du jour. En 2021, des chercheurs allemands et américains ont étudié un tapis microbien violet dans un gouffre submergé du lac Huron, aux États-Unis. L’eau y est pauvre en oxygène et riche en soufre, très semblable à celle des mers peu profondes d’un très lointain passé.
Ils ont constaté que plus le jour était long, plus le tapis libérait d’oxygène dans l’eau. Chaque matin, les bactéries productrices d’oxygène doivent attendre que les bactéries du soufre qui les recouvrent se déplacent avant de commencer à travailler. L’oxygène met aussi du temps à diffuser hors du tapis. Si l’ensoleillement dure peu, la nuit revient avant que beaucoup d’oxygène ait pu s’en échapper. Si, il y a plus d’un milliard d’années, la durée du jour est longtemps restée autour de dix-neuf heures, ce pourrait être l’une des raisons pour lesquelles l’oxygène a tant tardé à augmenter.
Une dernière explication met l’accent sur les rétroactions négatives. Dès que l’oxygène augmente un peu, davantage de fer, de soufre et de gaz volcaniques le consomment, ce qui le maintient à un niveau bas.
La fin de l’« ennui » donne elle aussi un indice. Aux alentours de 800 millions d’années, Rodinia commence à se disloquer. De nouvelles côtes et de nouvelles mers peu profondes se multiplient brusquement. De vastes étendues de basalte sont soulevées jusqu’à la surface, où elles subissent l’altération.
Vers 810 millions d’années, la courbe isotopique du carbone plonge fortement pour la première fois depuis plusieurs centaines de millions d’années. Cette chute, identifiée initialement dans la formation de Bitter Springs, au centre de l’Australie, porte le nom d’anomalie de Bitter Springs. Ensuite, la courbe recommence à s’agiter violemment. La Terre boule de neige arrive peu après. L’endroit où la ligne plate se rompt offre un point de comparaison pour comprendre pourquoi elle l’est restée si longtemps.
Ces explications se tiennent toutes. Leur difficulté, c’est qu’elles s’accommodent trop facilement de tout : presque n’importe quelle observation peut être attribuée à une rétroaction ou à une perturbation. Pour qu’elles deviennent testables, il faut préciser à l’avance quelle rétroaction agit, à quelle échelle de temps, et ce que l’on ne devrait pas voir en son absence. Les pulsations d’oxydation de 1,57 et de 1,4 milliard d’années mettent ainsi à l’épreuve les rétroactions fortes. Si celles-ci étaient si puissantes, comment le système a-t-il malgré tout pu être poussé hors de l’équilibre ?
VIII Ce qui est plat, c’est la courbe
Ce que cette série appelle une construction revient, au fond, à tracer une ligne. Ce qui est à l’intérieur compte ; ce qui est à l’extérieur ne compte pas. La ligne peut être tracée par les humains, comme un ensemble de critères, ou par la nature, comme une membrane.
Dans cet essai, les constructions sont des courbes : isotopes du carbone, estimations de la teneur en oxygène, formes du fer, richesse des fossiles, répartition des tillites, fréquence des gisements de fer. Ce qui se mesure se trouve à l’intérieur de la ligne. Ce qui ne se mesure pas reste en dehors.
Dans les essais précédents, la construction se trouvait le plus souvent du côté de ce qui était décrit : la définition de la vie, la racine de l’arbre du vivant, les membranes, la chimie d’une planète, une unité d’un niveau supérieur. Ici, elle se trouve du côté de celui qui décrit. Le « milliard d’années ennuyeux » est un jugement fabriqué conjointement par les courbes, l’échantillonnage, les modèles chronologiques et la sensibilité des proxies. De ces quatre éléments, seul le premier provient directement de cette époque. Les trois autres font partie de notre propre appareillage.
Une fois l’ensemble démonté, la réponse se répartit en trois niveaux. Certaines lignes sont réellement plates et résistent aux corrections : l’absence de grandes anomalies isotopiques du carbone, la rareté des grandes glaciations et des grands gisements de fer, un océan profond durablement dépourvu d’oxygène et riche en fer, une faible richesse des fossiles eucaryotes sur le long terme.
Ailleurs, la platitude disparaît dès qu’on s’approche. L’oxydoréduction montre des différences spatiales et des pulsations sur un fond de faible oxygénation. Les plaques bougent sans cesse, mais les montagnes restent basses. L’azote dessine de forts gradients au sein d’un même bassin. Les eucaryotes sont nombreux, mais utilisent des molécules différentes de celles d’aujourd’hui. D’autres lignes plates encore n’ont pas de sens unique : une courbe de carbone plate ne se lit pas directement comme une absence de changement dans la biosphère. « Plat » signifie seulement que ce proxy n’a pas changé.
La part que la construction ne peut ni contenir ni faire disparaître, cette série l’appelle le reste. Cet essai en présente deux sortes. Commençons par un indice connexe : les eucaryotes aux versions anciennes du cholestérol retrouvés par Brocks ont, pour la plupart, disparu vers 800 millions d’années, sans laisser de descendants actuels. Ils ont laissé des molécules dans les roches, mais pas de lignées parmi les vivants. C’est un exemple saisissant de l’absence dont parlait le deuxième essai. Cette fois, simplement, il se trouve qu’ils ont laissé une carte de visite dans la pierre.
La première sorte de reste, c’est la courbe plate du carbone elle-même. C’est une véritable archive, bien conservée, mesurée plus de dix mille fois. Elle a bel et bien cette allure. Mais elle ne porte pas l’information que nous lui réclamons : la biosphère a-t-elle changé ou non ? C’est une forme d’absence que le onzième essai distinguera plus précisément. Il reste des vestiges, mais ces vestiges ne possèdent pas la propriété sur laquelle nous les interrogeons.
La seconde sorte concerne cette comparaison proposée : sous-échantillonner le Phanérozoïque jusqu’au niveau du Mésoprotérozoïque, puis en évaluer concrètement le résultat. On peut commencer avec des méthodes établies et des données existantes ; il reste à vérifier, point par point, si les deux ensembles sont suffisamment comparables.
On ne peut pas passer directement de « pas encore testé » à « inconnaissable ». Cette comparaison ne donnera peut-être pas une réponse unique. Elle pourra néanmoins aider à distinguer les blancs de l’histoire elle-même de ceux qui tiennent à la résolution de ses traces. La réponse doit venir des résultats, non d’une promesse sur ce qu’ils montreront.
De son vivant, Brasier avait écrit un livre sur cette « page blanche avant le Cambrien » qui préoccupait Darwin. Il l’avait intitulé Darwin’s Lost World, le monde perdu de Darwin. Il y racontait précisément les indices cachés dans cette histoire apparemment vide, et la manière dont nous avions appris, pas à pas, à les lire.
Deux écoles s’opposent frontalement sur l’arrivée tardive des animaux. Pour l’une, il n’y avait pas assez d’oxygène. Les grands animaux mobiles en consomment beaucoup, et il aurait fallu attendre les environs des épisodes de Terre boule de neige pour que l’oxygène atteigne un niveau suffisant.
L’autre montre du doigt l’expérience sur les éponges : les animaux simples ont en réalité besoin de très peu d’oxygène. Certaines eaux marines en contenaient probablement déjà assez il y a plus d’un milliard d’années. Ce qui retenait les animaux était autre chose : les nutriments, l’écologie, ou un outillage génétique du développement encore incomplet. Les archives de ce milliard d’années sont précisément les pièces que les deux camps se disputent.
Ce milliard d’années a aussi légué quelque chose à la suite. La reproduction sexuée du sixième essai, la pluricellularité du huitième, les algues rouges et vertes, la chaîne de fabrication du cholestérol dans les cellules eucaryotes : tout cela a démarré ou pris sa forme pendant cette période « ennuyeuse ». Les animaux sont ensuite entrés en scène juchés sur les épaules de ce milliard d’années.
Certains préfèrent parler de « l’âge mûr de la Terre ». Quand on atteint l’âge mûr, les jours paraissent se suivre et se ressembler : le même trajet, le même travail, des chiffres presque identiques d’une année à l’autre sur le bilan de santé.
Pourtant, le corps continue de changer. Simplement, les changements sont lents ; simplement, ils ne se lisent pas dans ces quelques indicateurs. La Terre d’il y a plus d’un milliard d’années ressemblait peut-être à cette personne d’âge mûr.
Le nom n’était au départ que l’impression de trois chercheurs devant un ensemble de calcaires. Il a ensuite été étendu à une époque entière, puis transformé en anomalie à expliquer. On le démonte aujourd’hui pour en faire plusieurs propositions testables séparément. Il y a environ 1,4 milliard d’années, les jours duraient un peu plus de dix-huit heures, la mer fourmillait de cellules eucaryotes utilisant les premières versions du cholestérol, et les fonds peu profonds étaient couverts de champs de stromatolites en colonnes. Ce monde était peut-être plus animé que son surnom.
Les critères continuent de filtrer. Les coupes sont de nouveau échantillonnées. Sur la ligne plate, on commence déjà à reconnaître quelques points.