Découverte d’un système d’eau souterraine vieux de 1,2 milliard d’années dans une mine sud-africaine
Des géologues ont découvert des eaux souterraines vieilles de 1,2 milliard d’années à environ 3 km sous la surface à Moab Khotsong, une mine d’or et d’uranium à Afrique du Sud. Cette ancienne nappe phréatique est enrichie des plus fortes concentrations de produits radiogéniques jamais découvertes dans les fluides. La découverte a des implications au-delà de la Terre, où sur des planètes rocheuses telles que Mars, l’eau souterraine peut persister sur de longues échelles de temps malgré des conditions de surface qui ne fournissent plus de zone habitable.
Le Dr Oliver Warr prélève un échantillon à Moab Khotsong, Afrique du Sud. Crédit photo : Oliver Warr.
L’uranium et d’autres éléments radioactifs sont naturellement présents dans la roche hôte environnante qui contient des gisements de minéraux et de minerais.
Ces éléments contiennent de nouvelles informations sur le rôle de l’eau souterraine en tant que générateur d’énergie pour les groupes chimiolithotrophes, ou mangeurs de roches, de micro-organismes cohabitant précédemment découverts dans le sous-sol profond de la Terre.
Lorsque des éléments comme l’uranium, le thorium et le potassium se désintègrent dans le sous-sol, les rayonnements alpha, bêta et gamma qui en résultent ont des effets d’entraînement, déclenchant ce qu’on appelle des réactions radiogéniques dans les roches et les fluides environnants.
À Moab Khotsong, une mine d’or et d’uranium située dans le bassin de Witwatersrand, dans le craton de Kaapvaal, en Afrique du Sud, le chercheur de l’Université de Toronto, Oliver Warr, et ses collègues ont trouvé de grandes quantités d’hélium, de néon, d’argon et de xénon radiogéniques, ainsi qu’une découverte sans précédent de krypton. -86 – un traceur inédit de cette puissante histoire de réaction.
Le rayonnement brise également les molécules d’eau dans un processus appelé radiolyse, produisant de grandes concentrations d’hydrogène, une source d’énergie essentielle pour les communautés microbiennes souterraines profondes de la Terre qui sont incapables d’accéder à l’énergie du soleil pour la photosynthèse.
En raison de leurs masses extrêmement petites, l’hélium et le néon sont particulièrement précieux pour identifier et quantifier le potentiel de transport.
Alors que la porosité extrêmement faible des roches cristallines du socle dans lesquelles ces eaux se trouvent signifie que les eaux souterraines elles-mêmes sont largement isolées et se mélangent rarement, ce qui explique leur âge de 1,2 milliard d’années, la diffusion peut toujours avoir lieu.
« Les matériaux solides tels que le plastique, l’acier inoxydable et même la roche solide sont finalement pénétrés par la diffusion d’hélium, un peu comme le dégonflage d’un ballon rempli d’hélium », a déclaré le Dr Warr.
« Nos résultats montrent que la diffusion a permis à 75 à 82% de l’hélium et du néon produits à l’origine par les réactions radiogéniques d’être transportés à travers la croûte sus-jacente. »
Les auteurs soulignent que les informations sur la quantité d’hélium diffusée depuis les profondeurs de la Terre constituent une avancée cruciale, car les réserves mondiales d’hélium s’épuisent et la transition vers des ressources plus durables gagne du terrain.
« Les humains ne sont pas les seules formes de vie qui dépendent des ressources énergétiques du sous-sol profond de la Terre », a déclaré le Dr Warr.
« Étant donné que les réactions radiogéniques produisent à la fois de l’hélium et de l’hydrogène, nous pouvons non seulement en savoir plus sur les réservoirs et le transport de l’hélium, mais également calculer le flux d’énergie hydrogène de la Terre profonde qui peut soutenir les microbes souterrains à l’échelle mondiale. »
« Ces calculs sont essentiels pour comprendre comment la vie souterraine est maintenue sur Terre et quelle énergie pourrait être disponible à partir de l’énergie radiogénique sur d’autres planètes et lunes du système solaire et au-delà, informant les missions à venir sur Mars, Titan, Encelade et Europe. ”
La découverte est décrite dans un article publié dans la revue Communication Nature.
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O.Warr et al. 2022. 86L’excès de Kr et d’autres gaz nobles identifient un système d’eau souterraine radiogéniquement enrichi vieux d’un milliard d’années. Nat Commun 13, 3768; doi : 10.1038/s41467-022-31412-2