La Terre antique était-elle un monde aquatique? | la terre

Les scientifiques pensent que certaines exoplanètes – des mondes en orbite autour de soleils lointains – pourraient être des mondes aquatiques, des planètes rocheuses complètement couvertes par les océans mondiaux. Ce mois-ci, un chercheur de l’Université de Harvard a publié de nouvelles preuves que la Terre elle-même était autrefois un monde aquatique, avec son propre océan mondial et très peu de terres visibles, voire aucune. Le scientifique planétaire Junjie Dong à Harvard est l’auteur principal du nouvel article, qui se concentre sur la quantité d’eau présente dans le manteau terrestre, la couche de roche entre la croûte et le noyau de notre planète. Ces résultats ont été publiés le 9 mars 2021 dans la revue à comité de lecture Avances AGU.

Vous avez probablement appris à l’école que le cycle de l’eau de la Terre est le mouvement continu de l’eau: de l’évaporation à la surface de l’océan vers l’atmosphère – à la pluie qui remplit les rivières et les lacs, contribue aux glaciers, aux calottes polaires et aux réservoirs souterrains – et, souvent beaucoup plus tard sur une échelle de temps humaine, se retrouve à nouveau dans les océans. Mais nous ne pensons pas aussi souvent au rôle important joué par l’eau dans les processus souterrains. Par exemple, la teneur en eau du magma détermine à quel point un volcan peut être explosif, et l’eau joue un rôle important dans la formation et la migration du pétrole.

L’eau de mer s’infiltre également dans la croûte océanique. Là, il hydrate les roches ignées, les transformant en ce qu’on appelle des minéraux hydratés. C’est sous cette forme que l’eau est transportée plus loin dans le manteau. L’article de Dong expliquait les processus de pensée utilisés par son équipe pour conclure que la Terre était autrefois un monde aquatique:

À la surface de la Terre, la majorité de l’eau réside dans les océans, tandis qu’à l’intérieur, les principaux minéraux formant des roches peuvent incorporer des quantités importantes d’eau… La quantité d’eau qui peut être dissoute dans les minéraux du manteau terrestre, appelée sa capacité de stockage de l’eau, diminue généralement à des températures plus élevées. Sur des échelles de temps d’un milliard d’années, l’échange d’eau entre l’intérieur et la surface de la Terre peut contrôler le changement de volume des océans de surface.

Ici, nous avons calculé la capacité de stockage de l’eau dans le manteau solide de la Terre en fonction de la température du manteau. Nous constatons que la capacité de stockage de l’eau dans un manteau chaud et précoce peut avoir été inférieure à la quantité d’eau que le manteau terrestre contient actuellement, de sorte que l’eau supplémentaire dans le manteau aujourd’hui aurait résidé à la surface de la Terre primitive et formé de plus grands océans.

Nos résultats suggèrent que l’hypothèse de longue date selon laquelle le volume des océans de surface est resté presque constant au cours du temps géologique pourrait devoir être réévaluée.

Profondément sous terre sur Terre aujourd’hui, l’eau est stockée sous deux formes à haute pression de l’olivine minérale volcanique: la wadsleyite hydratée et la ringwoodite. On pense que l’eau se présente sous la forme de composés à groupe hydroxyle, qui sont constitués d’atomes d’oxygène et d’hydrogène.

Jusqu’à présent, les connaissances sur les capacités de stockage de ces minéraux étaient basées sur les températures et les pressions élevées à l’intérieur du manteau sur notre Terre moderne. Mais Dong voulait aller plus loin et déterminer la capacité de stockage sur une plage de températures plus large. Pourquoi? Parce que lorsque la Terre était plus jeune, le manteau était nettement plus chaud qu’aujourd’hui, ce qui signifie qu’il avait moins de capacité de stockage d’eau qu’aujourd’hui. Les résultats indiquent que ces deux minéraux ont des capacités de stockage inférieures pour l’eau à des températures plus élevées. Si le manteau ne pouvait pas contenir autant d’eau, alors où l’eau est-elle allée? La surface, Dong a dit:

Cela suggère que l’eau a dû être ailleurs. Et le réservoir le plus probable est la surface.

La capacité de stockage du manteau a également commencé à augmenter avec le temps en raison de la cristallisation des minéraux d’olivine dans le magma.

Comme indiqué dans le document:

La capacité de stockage de l’eau en vrac du manteau solide de la Terre a été considérablement affectée par le refroidissement séculaire en raison des capacités de stockage dépendant de la température de ses minéraux constitutifs. La capacité de stockage de l’eau du manteau est aujourd’hui de 1,86 à 4,41 fois la masse océanique de surface moderne.

Qu’est-ce que cela signifie exactement?

Cela suggère que la majeure partie de l’eau de la Terre était à la surface à cette époque, pendant l’Eon archéen il y a 2,5 à 4 milliards d’années, avec beaucoup moins dans le manteau. La surface de la planète a peut-être été pratiquement entièrement recouverte d’eau, sans aucune masse terrestre.

Mais alors où est passé tout cet excès d’eau? Une grande partie de celui-ci s’est probablement infiltrée dans le manteau lorsque la capacité de stockage du manteau a commencé à augmenter lorsque les températures à l’intérieur du manteau se sont progressivement refroidies. Ce processus s’est poursuivi jusqu’à ce qu’il reste la quantité d’eau à la surface – dans tous les océans, mers et lacs – que nous voyons aujourd’hui. Alors que, selon la nouvelle étude, l’eau couvrait autrefois au moins près de 100% de la surface de la Terre, elle n’en couvre plus que 71%.

Il y avait aussi une étude précédente de l’année dernière qui indiquait qu’il y a 3,2 milliards d’années, la Terre avait beaucoup moins de terres en surface qu’aujourd’hui. Ces découvertes étaient basées sur une abondance de certains isotopes de l’oxygène qui ont été préservés dans un enregistrement géologique des premiers océans.

Ces nouveaux résultats donnent non seulement un aperçu de ce à quoi la Terre était autrefois en tant que monde aquatique, mais ont également des implications pour d’autres mondes aquatiques de notre système solaire tels qu’Europa, Encelade et d’autres lunes océaniques. Ces lunes sont différentes de la Terre, cependant, en ce que leurs océans globaux sont couverts par des croûtes de glace. À bien des égards, ils sont similaires aux environnements océaniques recouverts de glace aux pôles de la Terre.

Il existe plusieurs de ces lunes océaniques connues dans notre système solaire. Même certaines planètes naines comme Cérès et Pluton avaient des océans souterrains et peuvent encore aujourd’hui. Avec des milliers d’exoplanètes découvertes et estimées à des milliards dans notre seule galaxie, combien de lunes y a-t-il? Probablement plus que ce que nous pouvons facilement compter en ce moment, et si notre système solaire est une indication, beaucoup de ces lunes peuvent également être des mondes océaniques.

D’autres preuves indiquent également l’existence probable de nombreux autres mondes océaniques (planètes), qui ressemblent davantage à la Terre lorsqu’elle était recouverte d’eau. On ignore encore à quel point ils peuvent être habitables et nous n’en saurons pas beaucoup plus tant que nous n’en aurons pas trouvé, espérons-le.

La pensée de millions ou plus de mondes océaniques dans notre seule galaxie, planètes et lunes, est passionnante. En savoir plus sur le passé aquatique de notre propre planète aidera les scientifiques à en trouver et peut-être même à découvrir des preuves de la vie aquatique extraterrestre.

Il y a aussi des implications sur la façon dont la vie a commencé sur Terre, comme l’écrit Paul Voosen dans Science. Certains scientifiques pensent que cela a commencé dans des évents hydrothermaux riches en nutriments au fond de l’océan. Mais d’autres théories suggèrent des étangs d’eau peu profonds sur la terre ferme, qui s’évaporaient fréquemment, créant un bain concentré de produits chimiques. Un océan mondial est problématique pour les deux scénarios. Cela aurait pu diluer les biomolécules nécessaires dans l’océan lui-même et rendre improbable les mares peu profondes, car la totalité ou la plupart des terres auraient été submergées sous l’eau. Thomas Carell, biochimiste à l’Université Ludwig Maximilian de Munich, offre une autre possibilité: des poches aqueuses dans les roches océaniques qui ont brisé la surface des monts sous-marins volcaniques. Il a dit:

Peut-être que nous avions de petites grottes dans lesquelles tout se passait.

Bottom line: De nouvelles preuves de Harvard suggèrent que – il y a quelques milliards d’années – la Terre était un véritable monde aquatique, complètement recouvert par un océan mondial, avec peu ou pas de terres visibles.

Source: Contraindre le volume des premiers océans de la Terre avec un modèle de capacité de stockage de l’eau du manteau dépendant de la température

Via ScienceAlert