Le temps profond de la Terre ne serait pas seulement stratifié, mais aussi fractal
Le temps géologique, généralement considéré comme un système complexe d’ères, de périodes et d’époques matérialisées dans les strates rocheuses, pourrait en réalité suivre un modèle simple et unificateur. En effet, une nouvelle étude menée par le physicien Shaun Lovejoy, de l’Université Â鶹ɫÇéƬ, montre que les divisions marquant les plus importants événements historiques, tels que les extinctions massives et les changements climatiques majeurs, suivent un modèle fractal, c’est-à -dire autosimilaire et statistiquement cohérent avec des échelles allant de millions d’années à des centaines de millions d’années.
Cette découverte pourrait entraîner des répercussions majeures sur la manière dont les scientifiques reconstituent le passé lointain et anticipent l’avenir de la Terre.
« Ces divisions sont les échelons que nous utilisons pour calculer l’échelle des temps de pratiquement toutes les données dont nous disposons sur le passé ancien, explique le physicien. Or, si nous ne tenons pas compte de la façon dont ces divisions se regroupent dans le temps, on introduit des biais dans notre compréhension du climat, des écosystèmes et des changements planétaires passés. »
³¢â€™Ã©t³Ü»å±ð, publiée dans Earth and Planetary Science Letters, présente une analyse de la chronologie des temps géologiques régionaux et mondiaux, y compris de l’échelle des temps géologiques (GTS2020) reconnue internationalement. L’équipe a quantifié la chronologie des événements marquant les 541 millions d’années les plus récentes, ère dite de l’éon phanérozoïque. Elle a constaté que leur distribution n’était pas seulement hiérarchique au sens qualitatif, mais aussi fractale au sens quantitatif, ce qui signifie qu’aucune échelle de temps caractéristique ne permet à elle seule de définir les intervalles entre ces événements majeurs.
« Il y a cette multitude d’ères, d’époques, de périodes et d’éons, mais en réalité, il n’y a pas de temps caractéristique, explique Shaun Lovejoy. Nous avons découvert que ces divisions géologiques majeures peuvent s’expliquer par une sorte de symétrie : la symétrie d’échelle dans le temps. »
« Le plus passionnant dans ce modèle, c’est que les divisions du temps géologique, malgré des causes proximales différentes, respectent la même loi d’échelle », explique Andrej Spiridonov, coauteur de l’étude et professeur au Département de géologie et de minéralogie de l’Université de Vilnius.
Une nouvelle conception des événements climatiques et des extinctions historiques
L’équipe a construit un modèle statistique pour simuler la façon dont ces événements marquants s’accumulent au fil du temps. Le modèle montre que, bien que les événements ne semblent suivre aucune règle particulière, ils suivent un schéma de regroupement hiérarchique plus général. Cette observation aide à comprendre pourquoi certains intervalles dans les coupes géologiques présentent une grande densité d’événements, tandis que d’autres comportent de longues périodes d’inactivité.
Les résultats mettent également en évidence deux phénomènes distincts que les chercheurs appellent les effets « Sadler ». Le premier, déjà connu, est l’effet de la résolution : les coupes sont moins complètes à des échelles de temps plus fines. Le second, que la présente étude a mis au jour, est l’effet de la longueur : à des intervalles de temps plus longs, les coupes se déforment. En d’autres termes, non seulement les strates rocheuses plus anciennes présentent davantage de « pièces manquantes », mais en plus la façon dont nous divisons le temps peut introduire des biais systématiques.
« Si vous ne tenez pas compte de la structure fractale, votre interprétation des changements dans le temps sera biaisée, souligne Shaun Lovejoy. Celle-ci est particulièrement importante pour l’analyse des changements climatiques, des modèles de biodiversité et des épisodes d’extinction à partir d’échantillons de carottes. »
L’équipe de recherche vise à améliorer les méthodes de datation et d’interprétation du paléoclimat et du paléoenvironnement des coupes grâce à une meilleure compréhension de la structure du temps profond. Les prochaines étapes consisteront à affiner le modèle et à élaborer des techniques de correction pouvant être appliquées à des ensembles de données géologiques à grande échelle.
« Il y a dans la connaissance du passé des clés pouvant nous permettre de prédire l’avenir », conclut-il.
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L’article « », par Shaun Lovejoy, Andrej Spiridonov, Rhisiart Davies, Raphael Hebert et Fabrice Lambert, a été publié dans la revue Earth and Planetary Science Letters (Elsevier).
Cette recherche a été financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), le Conseil de la recherche de Lituanie (S-MIP-24-62) et l’ANID – Fondecyt (Chili).
