Géochimie

La géochimie s'occupe de l'étude de la répartition des éléments chimiques (et de leurs isotopes), et des lois de leur comportement chimique dans les constituants de la Terre et du Système solaire. Elle comporte l'étude des roches et des sédiments qui constituent la Terre solide, les météorites et matériaux extra-terrestres, ainsi que les fluides des océans, des mers, des eaux souterraines et de l'atmosphère. La géochimie s'occupe donc de l'étude du mouvement ou flux des éléments chimiques à travers les solides et fluides de la Terre. En tant que Science, cette branche de la géologie comporte aussi bien un aspect fondamental qu'appliqué. Certains géochimistes étudient les matériaux terrestres pour comprendre le fonctionnement du système Terre et les principes qui régissent ce système. La géochimie a ainsi contribué d'une manière remarquable à la compréhension de divers processus tels que la convection mantellique, la formation des planètes ou l'origine des roches magmatiques telles les granites et basaltes.

La question de l’apparition de la vie a longtemps fait partie des thèmes plus abordés par la religion que par la science. Si l’on sait aujourd’hui assez bien dater l’émergence de la vie sur Terre, le mécanisme de son apparition est loin d’être élucidé. C’est le sujet d’une troublante expérience menée en 1952 par Miller (voir ci-contre). Ce dernier a montré que dans des conditions reproduisant celles régnant sur Terre il y a quelques milliards d’années, des composants essentiels à la vie peuvent émerger spontanément, à partir de réactions chimiques simples et de quelques éclairs.

Si nous ne sommes pas trop certains de la composition de l'atmosphère primitive, on sait qu'il n'y avait pas d'oxygène libre (une molécule formée de deux atomes d'oxygène, O2). D'où vient donc cet oxygène libre qui caractérise aujourd'hui notre atmosphère? Même si les radiations solaires peuvent briser les molécules d'eau (H2O) dans la haute atmosphère et produire des atomes d'oxygène qui se combinent deux à deux, ce processus est trop lent pour expliquer la concentration actuelle de l'atmosphère en oxygène libre. Tous s'accordent à dire que l'oxygène est un produit de la photosynthèse.

Les sols sont des réservoirs d'eau; l'eau est contenue dans certains minéraux, en particulier les minéraux argileux, et dans la matière organique; celle-ci forme notamment des complexes organo-minéraux mal cristallisés qui retiennent l'eau. L'eau des argiles peut être simplement adsorbée à la surface des cristaux; cette eau est mobile et en grande partie disponible pour les plantes (réserve utile). Il y a en plus de l'eau entrant dans la constitution même des minéraux qui ne peut être extraite que par élévation de température au dessus de 100 °C et qui n'est donc pas disponible pour les êtres vivants.