Des roches du Groenland renferment des indices pour la présence d’un océan de magma sur la Terre à ses débuts

L’histoire de notre planète est écrite dans ses roches. Vous pouvez parcourir des millénaires en effleurant les strates d’une falaise. Mais au-delà d’un certain point, il y a un vide. Bien que la Terre ait environ 4,5 milliards d’années, les plus anciennes roches connues ne datent que d’environ 4 milliards d’années. Les mouvements incessants des plaques tectoniques de la Terre ont recyclé sa surface.

Pourtant, des indices chimiques peuvent nous faire remonter plus loin dans le temps, à l’époque où la jeune Terre était une planète de lave. Les scientifiques pensent qu’une série d’impacts gigantesques, dont le dernier a formé la Lune, a liquéfié la surface et formé des océans de magma de plusieurs centaines de kilomètres de profondeur. Les roches de cette époque brulante ont disparu depuis longtemps, mais leur fantôme est toujours présent.

Dans une nouvelle étude (lien plus bas) des scientifiques de l’université de Cambridge (Royaume-Uni) affirment avoir trouvé des preuves des anciens océans de magma de la Terre dans des roches vieilles de 3,7 milliards d’années au Groenland.

Alors que les océans magmatiques se refroidissaient progressivement et se cristallisaient en roche, la planète que nous connaissons, à savoir sa structure interne, sa surface et son atmosphère, a commencé à prendre forme. Comprendre cette phase peut aider à expliquer comment la Terre a évolué d’une planète infernale au berceau de la vie, mais ce n’est pas une tâche facile.

Selon l’auteure principale, la Dr Helen Williams, du département des sciences de la Terre de Cambridge :

Il y a peu d’occasions d’obtenir des données géologiques sur les événements du premier milliard d’années de l’histoire de la Terre. Il est étonnant que nous puissions même tenir ces roches dans nos mains, et encore moins obtenir autant de détails sur les débuts de l’histoire de notre planète.

Lorsque la Terre s’est refroidie et cristallisée, les scientifiques pensent que des morceaux denses de cristaux fraîchement solidifiés se sont enfoncés profondément dans le manteau inférieur de la Terre, près du noyau de la planète. On pense qu’ils existent peut-être même aujourd’hui dans d’anciens « cimetières de cristaux » à jamais hors de notre portée.

Mais que se passerait-il si des vestiges, au cours des âges, remontaient à travers le manteau et réapparaissaient à la surface par le biais d’éruptions volcaniques ? Le voyage à travers le manteau les aurait sans doute profondément transformés, mais en théorie, des traces chimiques de leurs origines subsisteraient.

C’est cette théorie que l’équipe de Cambridge a cherché à prouver.

Les roches proviennent de la Ceinture de roches vertes d’Isua (Ceinture de roches vertes), au Groenland. Le basalte qui s’y trouve, une sorte de roche volcanique, est réputé pour être le plus ancien de la Terre, et il fournit des preuves de la première forme de vie sur notre planète, de la première tectonique des plaques, et maintenant, semble-t-il, d’une époque encore plus ancienne.

Ceinture de roches vertes d’Isua. (Hanika Rizo)

Selon le coauteur, Hanika Rizo, de l’université Carleton (Canada) :

C’est la combinaison de certaines nouvelles analyses chimiques que nous avons effectuées et des données publiées précédemment qui nous ont indiqué que les roches d’Isua pouvaient contenir des traces de matériaux anciens.

À l’aide d’une analyse chimique forensique et d’une modélisation thermodynamique, l’équipe a retracé les origines des roches du Groenland et leur parcours jusqu’à la surface.

Lorsque la roche se réchauffe à l’intérieur de la planète, elle commence à s’élever dans le manteau et finit par émerger lors d’événements volcaniques. Les isotopes présents dans la roche peuvent constituer une trace de son parcours, un peu comme les tampons d’un passeport. Dans ce cas, les scientifiques ont découvert que l’empreinte des isotopes uniques du fer s’est probablement formée dans une région de très haute pression située à quelque 690 km sous la surface, une zone qui, selon les scientifiques, abrite également les « cimetières de cristaux » de l’océan magmatique.

Selon Williams :

Ces échantillons présentant l’empreinte du fer ont également une anomalie de tungstène, une caractéristique de la formation de la Terre, ce qui laisse penser que leur origine peut être rattachée à ces cristaux primitifs.

Une étude plus approfondie de leur chimie a révélé un parcours tortueux comprenant plusieurs phases de refroidissement, de cristallisation, de réchauffement et de refonte.

Pourtant, selon les chercheurs, malgré leur transformation par des événements survenus à l’intérieur, les roches qui ont émergé, situées dans l’actuel Groenland, conservent des signatures chimiques qui les relient au passé d’une Terre recouverte de magma.

Si la découverte d’une nouvelle “géosignature” du passé antique de la Terre est une étape passionnante, il reste encore beaucoup de travail à faire. Par exemple, combien de temps les océans de magma ont-ils perduré sur la planète, et quelle proportion de la planète couvraient-ils ? Maintenant que nous savons ce qu’il faut rechercher, Williams précise que nous pourrions chercher d’autres points chauds volcaniques à Hawaï ou en Islande.

Il s’agit d’une enquête minutieuse, mais petit à petit, l’histoire primitive de la Terre est mise à nu. Ses secrets longtemps gardés peuvent nous aider à expliquer comment la planète que nous connaissons aujourd’hui, si bien adaptée aux êtres vivants, s’est formée à partir de la marmite du système solaire primitif.

Plus nous en saurons sur l’histoire de notre propre planète, plus nous comprendrons comment elle et les autres planètes se sont formées et, par extension, comment la vie a commencé ici et, peut-être, ailleurs aussi.

L’étude publiée dans Science Advances : Iron isotopes trace primordial magma ocean cumulates melting in Earth’s upper mantle et présentée sur le site de l’Université de Cambridge : Traces of Earth’s early magma ocean identified in Greenland rocks.