« Un océan caché à 640 kilomètres » : des scientifiques dévoilent la formation mystérieuse des gemmes en ringwoodite sous la Terre

La découverte récente d’un immense réservoir d’eau caché dans le manteau terrestre bouleverse notre compréhension des ressources en eau de notre planète. Ce réservoir, comparable à plusieurs océans, se situe profondément sous la surface, sous les États-Unis, selon les travaux de Steve Jacobsen et Brandon Schmandt. Cette découverte pourrait représenter le plus grand réservoir d’eau de la Terre, et elle a des implications majeures pour notre compréhension de la formation et de la composition de la planète.

Repenser le cycle de l’eau de la Terre

Les résultats de cette recherche, publiés dans la revue Science, apportent un nouvel éclairage sur la formation de la Terre et sur la quantité d’eau emprisonnée dans les roches du manteau. Selon Jacobsen, les processus géologiques en surface, tels que les tremblements de terre ou les éruptions volcaniques, reflètent l’activité interne de la Terre. La présence d’un cycle de l’eau à l’échelle de la planète pourrait expliquer l’abondance d’eau liquide à la surface de notre planète habitable. Les scientifiques cherchaient ces réserves d’eau cachées depuis des décennies. Jacobsen et Schmandt ont fourni la première preuve directe de la présence d’eau dans cette zone de « transition », s’étendant sur la majeure partie de l’intérieur des États-Unis.

Cette découverte change notre perspective sur les processus géologiques en profondeur. La fusion des roches à cette profondeur est particulièrement remarquable, car la plupart des fusions dans le manteau se produisent beaucoup plus près de la surface. Si une quantité substantielle d’eau est présente dans cette zone de transition, alors une fusion devrait se produire là où il y a un flux vers le manteau inférieur, ce qui est conforme aux observations des chercheurs.

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Liquide, glace, vapeur et une quatrième forme d’eau

Dans le manteau terrestre, l’eau n’existe pas sous forme liquide, glace ou vapeur. Elle est piégée dans la structure moléculaire des minéraux des roches du manteau. La pression immense créée par 400 kilomètres de roche solide, combinée à des températures dépassant 1100 degrés Celsius, provoque la dissociation des molécules d’eau en radicaux hydroxyles (OH) qui s’intègrent dans la structure cristalline des minéraux.

Jacobsen a noté que cette découverte de fusion étendue sous l’Amérique du Nord à des profondeurs correspondant à la déshydratation de la ringwoodite est en accord avec ses expériences en laboratoire. Bien que cette découverte ne soit pas nécessairement représentative de l’ensemble de la composition interne de la Terre, elle ouvre de nouvelles voies pour comprendre les processus profonds de la planète.

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Suivre la ringwoodite

La ringwoodite, un minéral de haute pression au bleu captivant, porte le nom du géologue australien Alfred Ringwood. Elle se forme en profondeur dans le manteau terrestre, entre 410 et 660 kilomètres de profondeur. Ce qui rend la ringwoodite particulièrement remarquable est sa capacité à stocker de l’eau dans sa structure cristalline.

En laboratoire, Jacobsen a synthétisé cette ringwoodite en réagissant le minéral vert olivine avec de l’eau dans des conditions de haute pression. Plus de un pour cent du poids de la structure cristalline de la ringwoodite peut être constitué d’eau. Sous les pressions et températures extrêmes de la zone de transition du manteau, les molécules d’eau se dissocient en radicaux hydroxyles, qui s’incorporent ensuite dans la structure de la ringwoodite, agissant comme une éponge pour absorber et stocker l’eau en profondeur.

Détecter le magma sous l’Amérique du Nord

Grâce aux ondes sismiques, Schmandt a détecté la présence de magma sous l’Amérique du Nord, en adéquation avec les découvertes de Jacobsen sur la fusion partielle lorsque la ringwoodite synthétisée est soumise à des conditions à environ 640 kilomètres sous la surface terrestre. Les études sismiques ont également détecté des régions de fusion partielle dans la zone de transition du manteau, ce qui pourrait s’expliquer par la libération d’eau de la ringwoodite lorsqu’elle se transforme en d’autres minéraux à des profondeurs plus importantes.

Schmandt a expliqué que les données sismiques de l’USArray offrent une image plus claire que jamais de la structure interne de la Terre sous l’Amérique du Nord. La fusion observée semble être provoquée par la subduction, le mouvement descendant des matériaux du manteau depuis la surface. Ce processus, appelé fusion par déshydratation, se produit lorsque la ringwoodite en zone de transition se déplace vers le manteau inférieur, formant un minéral de haute pression qui ne peut pas absorber l’eau. Cela entraîne une fusion partielle des roches à la limite entre la zone de transition et le manteau inférieur.

La découverte de vastes réserves d’eau piégées dans les profondeurs de la Terre nous incite à repenser notre compréhension de la dynamique planétaire. Quels autres mystères la Terre cache-t-elle encore sous sa surface ?