La Terre aurait été autrefois un monde aquatique… Nouvelles preuves à l’appui

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| Shutterstock

Selon certaines hypothèses, avant l’apparition de la vie, les océans sur Terre étaient plus vastes et profonds qu’aujourd’hui. Selon d’autres, les océans seraient restés pratiquement identiques au fil du temps. Récemment, une nouvelle étude vient appuyer les premières en montrant qu’il y a 2,5 milliards d’années, les continents étaient probablement majoritairement submergés.

Des géologues ont obtenu de nouveaux résultats permettant d’estimer ce à quoi aurait pu ressembler notre planète dans ses débuts. Selon leur analyse des caractéristiques du manteau terrestre au cours de sa longue histoire, notre monde était autrefois submergé par un vaste océan, avec très peu ou pas de terres émergées.

Selon une équipe de chercheurs dirigée par le planétologue Junjie Dong de l’université de Harvard, les minéraux situés dans les profondeurs du manteau ont lentement absorbé les anciens océans de la Terre pour aboutir à ce que nous connaissons aujourd’hui. « Nous avons calculé la capacité de stockage de l’eau dans le manteau solide de la Terre en fonction de la température du manteau », écrivent les chercheurs dans leur article. Les résultats ont été publiés dans la revue AGU Advances.

« Nous constatons que la capacité de stockage de l’eau dans un manteau chaud et précoce peut avoir été plus faible que la quantité d’eau que le manteau de la Terre contient actuellement, de sorte que l’eau supplémentaire dans le manteau aujourd’hui aurait résidé à la surface de la Terre primitive et formé des océans plus grands », ajoutent-ils. « Nos résultats suggèrent que l’hypothèse de longue date selon laquelle le volume des océans de surface est resté pratiquement constant au cours des temps géologiques doit peut-être être réévaluée ».

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Wadsleyite et ringwoodite hydratées : des minéraux stockant l’eau à haute pression

Dans les profondeurs du sous-sol, on pense qu’une grande quantité d’eau est stockée sous la forme de composés du groupe hydroxyle — constitués d’atomes d’oxygène et d’hydrogène. En particulier, l’eau est stockée sous deux formes à haute pression du minéral volcanique olivine, la wadsleyite et la ringwoodite hydratées.

Des échantillons de wadsleyite prélevés dans les profondeurs du sous-sol pourraient contenir environ 3% de H2O en poids, et la ringwoodite environ 1%. Elles font partie des minéraux nominalement anhydres (c’est-à-dire qu’ils contiennent très peu d’eau, notamment par rapport aux minéraux hydratés), mais ils sont si abondants dans le manteau terrestre qu’ils peuvent constituer un réservoir d’eau significatif.

mineraux manteau terrestre olivine-wadsleyite ringwoodite
© Takaaki Kawazoe

Des recherches antérieures sur ces deux minéraux les ont soumis aux pressions et températures élevées du manteau de la Terre actuelle pour déterminer leurs capacités de stockage. Dong et son équipe ont donc compilé toutes les données disponibles sur la physique des minéraux et ont quantifié la capacité de stockage de l’eau de la wadsleyite et de la ringwoodite dans une plus large gamme de températures. Les résultats ont montré que les deux minéraux ont des capacités de stockage plus faibles à des températures plus élevées.

Étant donné que le noyau de la Terre primitive, qui s’est formée il y a 4,54 milliards d’années, était beaucoup plus chaud qu’aujourd’hui, cela signifie que la capacité de stockage d’eau du manteau est aujourd’hui plus élevée qu’elle ne l’était autrefois. De plus, comme de plus en plus de minéraux d’olivine se cristallisent à partir du magma terrestre au fil du temps, la capacité de stockage d’eau du manteau devrait également augmenter. Au total, la différence de capacité de stockage de l’eau serait significative, même si l’équipe a fait preuve de prudence dans ses calculs.

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Des mystères concernant l’apparition de la vie enfin résolus ?

« La capacité de stockage de l’eau du manteau solide de la Terre a été considérablement affectée par le refroidissement séculaire en raison des capacités de stockage des minéraux qui le composent, qui dépendent de la température », ont écrit les chercheurs. « La capacité de stockage de l’eau du manteau représente aujourd’hui 1,86 à 4,41 fois la masse des océans de surface actuels ».

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Si l’eau stockée dans le manteau aujourd’hui est supérieure à sa capacité de stockage durant l’éon Archéen (entre -4 et -2,6 milliards d’années), il est possible que le monde ait été inondé et les continents submergés, ont constaté les chercheurs. Ce résultat est en accord avec une étude précédente qui a constaté, sur la base d’une abondance de certains isotopes d’oxygène conservés dans un enregistrement géologique des premiers océans, que la Terre, il y a 3,2 milliards d’années, avait beaucoup moins de terres émergées qu’aujourd’hui.

Si c’est le cas, cela pourrait nous aider à répondre à des questions pertinentes sur d’autres aspects de l’histoire de la Terre, comme l’endroit où la vie est apparue il y a environ 3,5 milliards d’années. Le débat se poursuit pour savoir si la vie s’est d’abord formée dans des océans d’eau salée ou dans des étangs d’eau douce. Si la planète entière était autrefois un océan géant, cela résoudrait le mystère…

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En outre, ces découvertes pourraient également nous aider dans la recherche de la vie extraterrestre. La recherche suggère jusqu’ici que les mondes océaniques sont abondants dans notre univers, l’étude de leurs signatures pourrait donc nous aider à identifier des astres abritant potentiellement la vie. Et cela pourrait renforcer les arguments en faveur de la recherche de la vie sur des mondes océaniques dans notre propre système solaire, tels qu’Europe et Encelade.

Source : AGU Advances

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