Des cristaux de glace incrustés dans des diamants révèlent des poches d’eau profondément insérées dans le manteau de la Terre

Grâce à la découverte d’eau piégée dans les profondeurs du sous-sol de la Terre, des géologues pensent que notre planète pourrait avoir beaucoup plus d’eau en son sein que nous ne l’estimions auparavant.

Image d’entête : cristal de diamant sur gangue de kimberlite : Afrique du Sud. (Wikimédia)

Non seulement cela nécessiterait un léger recalcul de la quantité totale d’eau que notre planète pourrait contenir, mais cela changerait aussi nos modèles sur la façon dont la chaleur se déplace dans la croûte, jusqu’aux modèles qui prédisent la fréquence des tremblements de terre.

Les chercheurs ont fait cette découverte en analysant la manière dont les rayons X diffractaient à travers des diamants collectés en Afrique australe, en Chine, au Zaïre et en Sierra Leone.

Les molécules d’eau, trouvées dans ces diamants, ont été soumises à une pression qui les a transformées dans une forme solide de glace, mais elles représentent des mares saumâtres d’eau liquide qui seraient piégées dans des roches profondes, en dessous d’une section du manteau appelée la zone de transition (entre le manteau inférieur et supérieur).

Bien qu’il y ait eu de précédentes estimations sur la quantité d’eau pouvant être contenue par les roches chaudes et pressurisées à ces profondeurs, la seule façon de confirmer l’une ou l’autre de ces suppositions est d’acquérir un échantillon.

Puisque nous parlons de plus de 600 kilomètres sous terre, vous pouvez oublier de creuser pour attraper une poignée de magma. Heureusement, il y a une solution dans le minuscule ascenseur en verre de la nature qu’est le diamant.

Ce n’est que récemment que des particules d’un minéral appelé silicate de calcium pérovskite (CaSiO3) ont été découvertes à l’intérieur d’un diamant. Malgré la prédominance prédite du minéral dans la géologie de notre planète, elle n’avait jamais été observée parce qu’elle se forme bien trop loin sous terre.

De même, les molécules d’eau situées au-dessous de la zone de transition ont été maintenues sous pression à l’intérieur de défauts dans la matrice d’atomes de carbone du cristal de diamant.

La pression exercée sur ces molécules d’eau les oblige à s’organiser en différentes structures, ce qui les transforme en formes de glace et ce n’est pas celle que vous pouvez trouver dans votre congélateur.

Différentes pressions peuvent pousser les molécules d’eau dans une variété de configurations et cette structure particulière est appelée glace VII. Bien qu’elle ait été produite en laboratoire à l’aide de conteneurs pressurisés à des dizaines de milliers d’atmosphères, c’est la première fois que la glace VII existe dans le monde naturel, ce qui en fait officiellement un véritable minéral.

Sur la base de l’analyse des diamants par l’équipe, les molécules d’eau doivent avoir été piégées sous forme liquide lorsque des cristaux se sont formés entre 610 et 800 kilomètres sous la surface. C’est seulement à mesure qu’ils montaient que la pression changeante les poussait dans une forme qui leur permettait de rester en place comme de la glace.

Ces inclusions fournissent la première preuve tangible que de l’eau existe à de telles profondeurs, très probablement comme un fluide salé. Malheureusement, cela ne dit pas la quantité d’eau qu’il y a à l’intérieur de telles poches, ni à quel point ces zones aqueuses seraient communes.

D’approfondir le sujet nous aiderait à comprendre comment les particules radioactives solubles coulent sous la croûte, ce qui affecterait la façon dont nous calculons le transfert de chaleur du centre à la surface. De définir clairement cette distribution de l’eau pourrait également modifier les prédictions sur la façon dont les sections de la croûte s’enfoncent les unes dans les autres (tectonique des plaques).

La constitution minérale des plaques tectoniques joue un rôle significatif pour leur densité et la température à laquelle elles fondent, des facteurs qui pourraient aider à améliorer les modèles sismiques.

L’étude publiée dans Science : Ice-VII inclusions in diamonds: Evidence for aqueous fluid in Earth’s deep mantle.