13 800 000 000 ans · De la singularité à la pierre
Singularité initiale. Toute l'énergie de l'univers concentrée en un point de densité infinie. L'espace-temps lui-même naît à cet instant. Les lois de la physique telles que nous les connaissons n'existent pas encore.
La gravité se sépare des trois autres forces fondamentales. L'univers est une soupe d'énergie pure indescriptible par la physique classique.
Expansion exponentielle foudroyante, bien plus rapide que la lumière. L'univers passe de la taille d'un proton à celle d'un pamplemousse. Les fluctuations quantiques microscopiques sont étirées à l'échelle cosmique : ce sont les graines des futures galaxies.
L'énergie pure se convertit en particules élémentaires. Matière et antimatière s'annihilent presque totalement. Un infime excès de matière survit : 1 particule pour 1 milliard de paires. C'est ce reste qui constitue tout l'univers visible.
Les quarks s'assemblent sous l'effet de la force nucléaire forte en protons (uud) et neutrons (udd). Le plasma quark-gluon disparaît définitivement.
Fenêtre de seulement 3 minutes pendant laquelle protons et neutrons fusionnent pour former les premiers noyaux. Après, l'univers est trop froid. Aucun carbone ne peut encore se former.
Les électrons se lient aux noyaux. L'univers, jusqu'ici opaque, devient soudainement transparent. Le rayonnement libéré — le Fond Diffus Cosmologique (CMB) — est encore détectable aujourd'hui à 2,7 K.
L'univers est froid, noir, silencieux. Aucune étoile ne brille. La matière noire s'effondre gravitationnellement en filaments et halos — le squelette de la future toile cosmique. Le gaz ordinaire s'y accumule lentement.
Les proto-nuages de gaz primordial s'effondrent sous leur propre gravité. La compression chauffe le cœur à 10 millions de degrés : la fusion nucléaire s'enclenche. Ces géantes de Population III (100–1000 M☉) brillent d'une intensité extrême, composées uniquement d'H et He.
Une fois l'hydrogène épuisé, la fusion de l'hélium commence à ~100 millions de degrés. Deux noyaux d'hélium fusionnent en béryllium-8, instable (10⁻¹⁶ s). Un troisième noyau d'hélium doit le percuter avant qu'il se désintègre.
Hoyle prédit en 1953 que le ¹²C devait posséder un état excité à 7,65 MeV pour que le processus soit possible. Sans cette résonance, l'univers serait dépourvu de carbone — et de vie.
Le carbone-12 peut capturer un quatrième noyau d'hélium pour devenir de l'oxygène-16. Dans les étoiles massives, la chaîne continue jusqu'au fer-56, terme ultime au-delà duquel la fusion ne produit plus d'énergie.
Le cœur de fer s'effondre en une fraction de seconde. Le rebond génère une onde de choc colossale. En quelques secondes, l'étoile libère plus d'énergie que le Soleil en toute sa vie. Les couches riches en carbone, oxygène et éléments lourds sont projetées dans le milieu interstellaire.
Les nuages de gaz enrichis en carbone et oxygène par les supernovæ de Pop. III s'effondrent en structures compactes. Les premières galaxies se forment, abritant des étoiles de Population II — moins massives, plus longévives, déjà enrichies en métaux.
La Voie Lactée se constitue progressivement. Chaque génération d'étoiles enrichit le milieu interstellaire en éléments lourds. Le carbone s'accumule, recyclé de supernova en supernova, attendant de prendre la forme de nouvelles étoiles, planètes — et diamants.
Un nuage moléculaire s'effondre. Le cœur forme le Soleil (Population I), riche en carbone, oxygène et silicium hérités de milliards d'années de supernovæ. Dans son cœur à 15 millions de degrés, le carbone joue un rôle catalytique dans le cycle CNO : sans être consommé, il aide à fusionner 4 protons en hélium-4.
Dans le disque protoplanétaire, des poussières et rochers s'agrègent par accrétion. La Terre se forme en quelques dizaines de millions d'années à partir de matériaux riches en silicates, fer et carbone. Les météorites lui apportent également du carbone extraterrestre.
La Terre se différencie : le fer lourd descend vers le noyau, les silicates forment le manteau. Le carbone se retrouve piégé dans le manteau lithosphérique cratonique à 150–250 km de profondeur, soumis à des températures de 900–1 300 °C et des pressions de 45–60 kilobars.
Sous l'effet combiné de la pression et de la chaleur, les atomes de carbone se réarrangent dans une structure cristalline tétraédrique parfaite : chaque atome lié à quatre voisins par des liaisons covalentes. C'est le réseau le plus dense et le plus dur du carbone.
La pression extrême du manteau force chaque atome dans une configuration tétraédrique 3D rigide et continue — dureté maximale (10/10 sur Mohs). À basse pression, le graphite est la forme stable.
Des intrusions magmatiques d'origine profonde — les kimberlites — remontent vers la surface à 10–30 km/h. Cette vitesse doit être suffisamment rapide pour que les diamants n'aient pas le temps de se transformer en graphite. Les pipes kimberlitiques arrachent des fragments du manteau et les emportent en surface.
Chaque diamant est un message direct du manteau terrestre, formé de carbone forgé dans des étoiles mortes il y a plus de 5 à 10 milliards d'années. Entre la singularité du Big Bang et la pierre, l'univers entier a travaillé.
Forgé dans une étoile géante (~10 Ga) → dispersé par une supernova → incorporé dans le nuage protosolaire → intégré à la Terre → enfoui dans le manteau à 150 km → cristallisé en diamant → remonté en quelques heures par une kimberlite → extrait, taillé, porté.