V. L'avenir de la terre

Nous avons, dans les chapitres précédents, passé en revue les divers problèmes, souvent bien obscurs, que la science géologique s'est posés et les solutions provisoires, qu'il semble aujourd'hui permis d'adopter pour chacun deux. Les questions à résoudre demeurent, je ne l'ai pas caché, très nombreuses et la géologie est une science, qui doit rendre modeste par la disproportion entre la grandeur du but à atteindre et la modicité des résultats générau.x définitivement acquis et indiscutables, tout en inspirant l'ambition de contribuer soi-même à explorer un domaine, par tant de côtés encore mystérieux. Néanmoins, lorsqu'on a, comme nous venons de l'essayer, contourné successivement chacun de ces problèmes, en restant sur les frontières périlleuses qui séparent le connu de linconnu, on éprouve, je crois, plutôt, l'impression d'ensemble que les obscurités se dissipent, que les hypothèses se prêtent l'une à l'autre un point d'appui et que des conclusions, envisagées d'abord comme approximatives, acquièrent une vraisemblance plus grande, par la façon dont elle se coordonnent et se confirment réciproquement.

C'était, je l'ai dit en commençant, l'objet principal de ce livre de condenser et de synthétiser, dans une tentative d'explication générale, ceux des résultats géologiques, qui n'intéressent pas seulement la technique des spécialistes, mais qui peuvent, en contribuant à éclairei d'autres sciences, enrichir la Science elle-même, ou ce que les Anciens appelaient la Philosophie naturelle. D'où tant d'incursions au delà de ce qui forme, d'habitude, la géologie proprement dite et tant d'ex-

plications hasardeuses, dont la valeur réelle demeure subordonnée au nombre infini des observations qu'il nous reste à faire.

Ce défaut ne peut que s'accroître au point où nous sommes arrivés, au moment délicat où il s'agit de résumer, en quelques pages, toutes ces théories diverses, qui ont d'autant plus de chances pour s'écarter delà vérité poursuivie qu'on abandonne davantage les menus détails particuliers et le fond solide des observations localisées. La vérité scientifique n'apparaît pas à notre esprit autrement que très simple et nous imaginons, sans la connaître, qu'elle doit pouvoir embrasser toute la nature dans une formule unique; mais, en l'état actuel de nos forces, on ne peut se dissimuler que toutes les lois trop rigoureuses, par lesquelles nous tentons de grouper un système complexe de phénomènes, révèlent, dès qu'on y regarde de plus près, leur inexactitude. Elles n'en forment pas moins une sorte de symbole, qui nous est utile pour mettre au jour l'état de notre connaissance et pousser plus loin. L'hypothèse est nécessaire. Le mot Savoir n'a de valeur que s'il signifie Comprendre et je ne m'excuse pas davantage d'aborder imprudemment ces problèmes fondamentaux, qui prêtent seuls un intérêt de principe à toutes nos curiosités scientifiques, alors qu'il serait tellement plus sûr et plus fructueux d'écrire simplement et minutieusement, comme le disait par plaisanterie Claude Bernard, la « monographie complète d'un Gymnote ».

Le premier de ces grands problèmes, auxquels la géologie peut, je crois, apporter sa contribution, est la constitution générale de la matière et la place occupée par notre Terre dans le système universel des tourbillons de plus en plus vastes, que la mécanique s'efforce d'envisager.

La matière, ainsi que je le rappelais antérieurement, ne nous est guère connue que sous sa forme terrestre et c'est la géologie qui en fournit les éléments à la chimie, à la physique, à la cristallographie pour les étudier; c'est notre science, qui peut nous apprendre le rôle, la place originelle, le mode de formation de chacun d'eux ; c'est la métallogénie surtout et la pétrographie, qui, en nous découvrant les effets d'une métallurgie naturelle, auprès de laquelle celle de nos usines et de nos laboratoires, avec ses pressions restreintes et ses courants limités, semblerait presque puérile, peut nous mettre sur la voie de transmutations S auxquelles la chimie n'a pas cessé de rêver en se dégageant de l'alchimie.

1. On pourrait aller jusqu'à se demander (quoique l'idée, pour des raisons indiquées plus haut, page 665, me paraisse peu probable) si cette métallurgie naturelle n'arrive pas à faire des éléments chimiques, tandis que nous nous contentons de les combiner entre eux.

CIIAP XVII. — LA TKRRE DANS LESPACK 705

Dans cet ordre d'idées, les éludes géologiques nous conduisent à admettre, comme point de départ, l'exactitudi,' de principes cosmogoniques analogues à ceux de Laplace. Seule, une telle théorie, à laquelle on a fait en vain, jusqu'ici, des efforts pour renoncer, explique suffisamment tout l'ensemble des faits, pour lesquels notre scepticisme préférerait sans doute imaginer des explications plus immédiates, plus abordables, plus actuelles. Chaque observation de détail trouve aisément cent autres interprétations. Au milieu des cycles continuels, que parcourt la matière terrestre, il est aisé de prendre comme origine une phase plus voisine de nous et de considérer ce qui était tout à l'heure le point de départ comme un aboutissement. Mais ces explications de détail sont impuissantes à faire comprendre les grands phénomènes, dont nous avons assez vu l'extension, la généralité et les rapports réciproques : ces plissements montagneux, ces déplacements des mers, ces invasions de roches fondues et de métaux rares dans les couches superficielles. Notre première conclusion, dont la seule nouveauté est d'oser arborer une mode plus que centenaire, sera donc que la Terre a commencé par être un globe fluide et incandescent, puis solidifié *, dont le refroidissement progressif a déterminé la contraction et entraîné, par suite, la dislocation, avec toutes les conséquences de détail qu'étudie la géologie.

C'est en partant de ce principe, sur lequel je reviendrai bientôt, que nous pouvons nous demander quelle est la place de cet astre incandescent dans l'espace et quel rôle on doit attribuer aux divers éléments qui le constituent dans sa propre composition.

I. — La Terre dans l'espace. La place de la Terre et des éléments chimiques terrestres dans les théories actuelles de la matière pondérable et de 1 Univers.

On connaît l'ingénieuse hypothèse proposée par la physique moderne pour expliquer la constitution de la matière. Après avoir été ato-

1. Je me contente de rappeler que la fluidité interne est prouvée par la forme même de la Terre, sa chaleur interne par toutes les mesures de température en profondeur, son rayonnement vers l'espace (qui implique son refroidissement) par le fait, à lui seul démonstratif, d'une augmentation de température quand on s'enfonce. L'idée d'un refroidissement, — qui n'a pu manquer d'èlre progressif, si l'on n'imagine pas un flux de chaleur apporté à un instant quelconque par un phénomène cosmique— ramène, à son tour, à la notion de fluidité primitive. Celle hypothèse na rien de contraire à la thermo-dynamique. Avant de se solidifier, une sphère ignée peut, il est vrai, retrouver des calories dans la pression mécanique résultant de sa contraction : mais il arrive un moment, où la tension élastique, qui en résulte dans les parties internes, s'oppose à cette contraction et où la chaleur, nécessaire pour compenser la perte par rayonnement, ne peut plus être réalisée que par une solidification.

Du I.AUM&T. — Science séologique. ■•«*

miste pendant un demi-siècle, la Science est, un moment, redevenue dynamiste, c'est-à-dire qu'on a fait un autre choix entre les deux fiirures métaphoriques, par lesquelles, depuis les premiers philosophes grecs et, sans doute, avant eux, depuis les rêveurs de l'Asie, l'esprit humain a essayé de se représenter tour à tour une entité, qu'il veut absolument rendre concrète et dont l'essence même lui échappe. — Il ne s'agit plus, bien entendu, dans de telles conceptions, de ce que nos sens peuvent atteindre directement et il est nécessaire de faire un premier effort pour pénétrer très loin par delà ces illusoires apparences, qui constituent pour nous l'Univers et ses phénomènes — . On imagine donc que, depuis l'infiniment petit jusqu'à l'infiniment grand, entre ces deux abîmes où se perdait la pensée de Pascal, la loi de groupement matériel reste la même et telle qu'elle nous est familière dans notre système solaire, formé d'un astre central, autour duquel gravitent des planètes, qui ont elles-mêmes leurs satellites. Allez en grandissant : des quantités de systèmes solaires analogues ne seront eux-mêmes que les parcelles composantes d'un monde plus vaste ; allez en réduisant, vous retrouverez, dans le moindre grain de poussière, des agrégats de systèmes solaires tout entiers.

Ainsi la molécule physique ou cristalline, envisagée dans un chapitre précédent*, est la plus petite parcelle de matière, que nous puissions espérer isoler mécaniquement, la plus petite qui conserve intégralement toutes les propriétés des corps plus volumineux, formés par la juxtaposition de molécules semblables. Mais cette molécule, (qui représente, tantôt un corps simple, tantôt un composé, comme le chlorure de sodium ou l'oxyde de fer), un nouveau système de forces réussit à la dissocier en atomes, précédemment groupés, imagine-ton, suivant les sommets d'un polyèdre : c'est ce que nous appelons la chimie; par ce moyen, nous arrivons à la conception de la parcelle matérielle la plus petite, qui soit susceptible d'entrer en combinaison.

Puis la chimie se reconnaît, à son tour, impuissante, et déclare l'atome indécomposable aussi bien qu'insécable. Mais alors intervient Y électricité. Vav elle, nous dissolvons l'atome en corpuscules cathodiques ionisés, où les propriétés chimiques apparaissent maintenant identiques d'un corpuscule à l'autre, quelle que soit son origine première, comme l'étaient les propriétés physiques dans les divers atomes. Nous touchons peut-être à la transmutation, quoique nous soyons bien loin de la réaliser encore. Kt chaque atome nous apparaît formé par un ou plusieurs soleils centraux, électrisés positivement,

1. Pages 138 et 142. Nous verrons, p. 707, comment on mesure la molécule.

CHAI». XVII. — LA THRRL; oaNS L'ESPACE 707

autour desquels gravitent et tourbillonnent des planètes d'électricité négative. On a voulu calculer la révolution d'une de ces planètes, dun de ces corpuscules cathodiques : on a trouvé I/IO" de seconde. Et il n'y a, évidemment, aucune raison pour s'arrêter dans cette voie. Chacun de ces astéroïdes ionisés doit être, comme nos molécule's, comme notre Terre, comme la voie lactée, un assemblage hétérogène de parcelles inférieures, qui, chacune à leur tour, constituent un système solaire tout entier. C'est une échelle sans fîn, dans laquelle deux degrés seulement nous sont accessibles, parce qu'ils restent en relation avec la dimension de nos organes : le système solaire et la matière pondérable ; au delà, en deçà, nous apercevons quelque chose de vague, puis nous nous perdons.

Une comparaison de lord Kelvin fait saisir ces ordres de grandeurs successifs ^ Prenez la Terre tout entière avec ses dimensions réelles et, dans la Terre, celte multitude de poussières cristallines ou amorphes qui la composent; réduisez cette Terre, proportionnellement, aux dimensions des ballons de verre qui nous servent en chimie : les poussières prendront à peu près la dimension que nous attribuons aux molécules chimiques, à ces premiers agrégats discernables de quelques atomes, où nous observons déjà toutes les propriétés physiques et chimiques, qui caractérisent des groupements plus volumineux et plus visibles, mais identiques dans leur essence. Si le pouvoir de nos microscopes était 100 fois plus fort, nous verrions la molécule.

De la molécule à l'atome, c'est ensuite une division par un nombre restreints, 3, 4... ; la position de.>i atomes dans l'espace détermine la molécule ; on a paies imaginer occupant les sommets d'un polyèdre. Mais, quand nous passons de l'atome au corpuscule cathodique, c'est peut-être par 1.000 qu'il faut encore diviser.

Nous concevons, dès lors, autant qu'on peut se hasarder dans ce qui devient vite de la métaphysique, une succession de tourbillons, indé-

1. Divers travaux récents, résumés en 1911 à la Société française de physique par M. Jean Perrin (voir la Nature, 2 déc. 1911) tendraient à établir l'e.xisfence réelle des molécules, en permettant d'en calculer le nombre et les dimensions. L'une de ces méthodes est fondée sur l'étude des mouvements browniens, où semblent se déceler les mouvements internes d'un fluide au repos. On sait qu'à une même température toutes les molécules de tous les fluides sont supposées avoir la même énergie cinétique moyenne. En admettant que la loi s'applique aux poussières, en admettant aussi qu'il est permis d'élcndre aux émulsioRS les lois des gaz, déjà généralisées par Van't Hoff pour les solutions, on est conduit à penser que les grains doivent se répartir en fonction de la hauteur, comme le font les molécules de l'air sous l'influence de la pesanteur, et se raréfier de bas en haut. Or le fait a pu être observé et le calcul a donné, par cette méthode indirecte, à peu près le nombre prévu par la théorie des gaz pour l'énergie granulaire et la quantité de molécules par molécule-gramme (68.10"). Une autre méthode concordante, due à Lord Rayleigh, est fondée sur la diffraction de la lumière solaire par les molécules de l'atmosphère qui parait déterminer le bleu du ciel, comme lorsque la lumière blanche traverse de fines poussières.

finie dans les deux sens, dont chacun devient le centre d'un tourbillon plus vaste.

Et, de même qu'il existe, à la fois, sur un des degrés de cette échelle sans fin, jouant un rôle identique et composées d'éléments analogues, des planètes plus ou moins volumineuses depuis Jupiter jusqu'à ces poussières planétaires éparses entre lui et Mars, de même nous reconnaissons, dans notre matière, des atomes plus ou moins denses, des atomes peut-être plus ou moins volumineux. La diliiculté, qui s'oppose à la transmutation chimique, semble tenir à ce que, pour transformer un atome en un autre, il faudrait remonter à leur origine commune, passer à un autre degré du cycle : comme, pour rendre Mars équivalent à Jupiter, on devrait, d'abord, dissocier les diverses planètes de notre système en leurs éléments, puis les recomposer à nouveau, triompher en un mot de l'attraction universelle, par laquelle elles existent. Quand nous agissons sur un de nos atomes chimiques, nous arrivons bien à lui arracher péniblement un ou deux corpuscules cathodiques ; mais, dans la théorie courante, le départ correspondant de charges d'électricité négative entraîne une attraction de plus en plus forte de la charge positive inaltérée sur les corpuscules restants. Nous sommes presque aussitôt arrêtés.

Si nous revenons, dès lors, au problème géologique pour déterminer la place occupée par la Terre et par la matière pondérable qui la constitue dans cette chaîne indéfinie, il semble donc, autant qu'on peul raisonner sur de telles spéculations, que la Terre ait dû être formée par l'agrégation accidentelle de systèmes atomiques, déjà constitués avant elle et ayant déjà leur individualité propre, à moins qu'on ne cherche, dans l'intensité énorme des courants électriques, dont un astre incandescent doit être le siège, la cause première, qui aurait déterminé la répartition des corpuscules ionisés en atomes divers, suivant leur position par rapport au centre de la planète*.

Il est vrai, certains phénomènes sont de nature à nous inspirer des réserves sur le caractère permanent de notre matière chimique, même en se bornant aux conditions terrestres : nous croyons apercevoir vaguement des passages possibles de la matière à la force, sous la forme d'éléments, qui posséderaient des tensions électriques spontanées et instables. Le magnétisme de tous les corps, si développé dans quelques-uns, en était peut-être déjà un indice méconnu ; le fer oxydulé attire de lui-même certaines substances, comme l'ambre en attire

i. Voir page tti9.

CHAP XVIF. — LA TERRE DANS LESPACE 709

d'autres apn^s frottement'. Aujourd hui. ce sont les substances radionctives, dont l'origine géologique paraît spécialement profonde, qui nous surprennent bien plus encore par leur rayonnement permanent, par le passage progressif du radium à l'hélium, etc.-. Néanmoins, le fait que, dans tous les astres, nous retrouvons les mômes groupes de imies caractéristiques de nos éléments chimiques, laisserait supposer que ces astres sont formés des mêmes atomes, dont la constitution apparaîtrait donc antérieure à notre système solaire^.

Nous sommes ainsi ramenés, par des considérations d'un tout autre genre, <^ la conclusion de nos études mctallogéniques, indiquée à la fin du chapitre .xv, que des atomes individuels et déjà chimiquement constitués se sont trouvés groupés par l'influence combinée de l'attraction centrale et de la force centrifuge, agissant à la manière des électricités positive et négative, de manière à former ce qui, à nos yeux, est une masse compacte, la Terre*, et ce qui, pour des yeux plus puissants, apparaîtrait, sans doute, comme une nébuleuse résoluble en des multitudes de systèmes solaires.

C'est à ce moment, c'est avec la pha.se nouvelle où les réactions chimiques ont commencé à s'exercer entre les atomes et où les plus légers d'entre eux se sont combinés en une croûte scoriacée, à la périphérie d'une sphère fluide en rotation, que commence à proprement parler l'histoire géologique.

i. Les expériences de Friedel, Clrie, etc.. ont rais en évidence le développement d'électricité dans les cristaux par compression ou par échauffemcnt et ses rapports intimes avec la structure cristalline, qui doit nous représenter la structure des molécules. Deux cristaux de pyrite, dont on chauffe le contact, manifestent des électricités de sens contraire. La science actuelle s'est familiarisée avec l'idée de déceler, dans la constitution chimique des corps, les effets d'un dynamisme qui peut s'extérioriser.

2. On sait également que Sir Norman Lockyer a montré comment les spectres très compliqués de certains métaux usuels, tels que le fer, peuvent être simplifiés par l'emploi d'une source électrique très intense et identifiés alors avec les spectres reconnus dans la lumière de quelques astres.

3. Dans l'hypothèse, métaphysiquement si plausible, dune matière unique dans son essence, on pourrait expliquer la présence des mêmes éléments chimiques sur les divers astres de notre système solaire par un même stade atteint partout dans la condensation. Les superficies des divers astns, que nous connaissons seules un peu, ont des chances pour se présenter dans des conditions relativement assimilables : ce qui ne veut nullement dire que, dans les profondeurs, avec des pressions totalement différentes, d'autres états n aient pas été réalisés pour chacun d'eux.

4. Ceci ne présage rien, bien entendu, sur les rapports primitifs de la Terre e* do Soleil et peut s'entendre aussi bien si la Terre est, comme on le croit en général, une parcelle détachée à un moment donné du Soleil, après Saturne et avant .Mars, ou si elle est le produit indépendant d'une conjonction d'atomes.

II. — Consolidation de la croûte terrestre. Condensation de la vapeur d'eau. Commencement de la sédimentation. Les parties internes de la Terre.

Nous venons d'imaginer, à l'origine de la formation terrestre, une sphère fluide, animée d'un mouvement de rotation autour d'un axe. Il apparaît aussitôt que, si celte sphère est homogène, elle doit prendre bientôt une forme d'équilibre stable et une distribution interne invariable, dans laquelle la place de chaque élément implique une certaine pression et une certaine densité*. Si, comme c'est le cas de la Terre, elle est constituée par un mélange d'éléments hétérogènes, ayant chacun une densité propre différente, le problème mécanique devient plus difficile; mais la solution n'en peut être qu'analogue et, la sphère restant fluide, ses éléments doivent également se trouver répartis d'une façon permanente, en fonction de l'attraction newtonienne, de la force centrifuge et de leur masse. Cette distribution ne peut manquer d'avoir, pour axe de symétrie général, l'axe de rotation. Le rayonnement de calories extérieur, qui se propage de , même vers tous les points de la superficie maintenus à une égale température, ne change rien non plus à ces conclusions, tant que la solidification d'une pellicule superficielle ne s'est pas faite. Mais il en est tout autrement, dès que cette pellicule s'est formée ; car la moindre crevasse accidentelle, la moindre plaque de scorie, qui se déplace et se superpose à une autre, le moindre tourbillon de vapeur qui en résulte, peuvent déterminer une rupture d'équilibre locale, qui, de proche en proche, aura ensuite un contre-coup indéfini.

En dehors de ces causes impossibles à apprécier, qui entraînent des irrégularités de forme et de structure, on a fait remarquer que cette enveloppe solide, une fois formée, devient fixe, tandis que la sphère liquide intérieure doit, en se refroidissant peu à peu, continuer à se contracter. Il arrive donc un moment où la sphère solide extérieure est amenée à se déformer, de manière à s'appliquer sur une sphère intérieure de rayon plus restreint. C'est cette déformation primordiale, que l'on a pu assez logiquement supposer réalisée suivant un polyèdre centré, ayant un axe de symétrie et dont les arêtes au-

1. M. G. HoMEH Lane, en assimilant le Soleil à un globe gazeux homogène perdant sa chaleur par rayonnement dans l'espace, est arriva à cette conclusion que la densité au centre devait être tù fois la densité moyenne, ou 31 par rapport â l'eau. Mais sa théorie nécessite que la condensation continue à se produire jusqu'au bout, suivant la loi ordinaire, en raison directe de la pression à lempéralure constante : ce qui ne doit plus ôlre vrai au delà d'un certain degré de condensation. Les phénomènes sismiques renseignent également sur l'élasticité interne.