Vue d’artiste de Theia entrant en collision avec la Terre il y a des milliards d’années. Crédit : Hongping Deng et Hangzhou Sphere Studio
De nouvelles recherches suggèrent que d’importants restes de Theia, une MarsLes objets de la taille d’un objet qui sont entrés en collision avec la Terre pour former la Lune existent toujours dans le manteau terrestre. On pense que ces restes sont liés à des anomalies sismiques et pourraient fournir des informations sur l’histoire géologique de la Terre et les modèles tectoniques des plaques.
Les scientifiques ont daté la naissance du système solaire il y a environ 4,57 milliards d’années. Environ 60 millions d’années plus tard, une collision par « impact géant » entre la Terre infantile et un corps de la taille de Mars appelé Theia a créé la Lune.
Maintenant, une nouvelle recherche publiée dans Nature suggère que les restes du gros objet qui est entré en collision avec la jeune Terre pour former la Lune sont toujours identifiables au plus profond de la planète sous la forme de deux gros morceaux. Ces amas représentent environ 8 % du volume du manteau terrestre, qui est la zone rocheuse située entre le noyau de fer de la Terre et sa croûte.
La nouvelle étude, dirigée par Qian Yuan de l’Université d’État de l’Arizona et de Caltech, affirme que la chaleur générée par cette collision n’était pas suffisante pour faire fondre la totalité du manteau terrestre, de sorte que le manteau le plus interne est resté solide.
Une simulation informatique haute résolution de la collision de Theia avec la Terre pour former la Lune.
Par conséquent, disent les chercheurs, le manteau fondu de Theia ne s’est pas complètement mélangé au manteau terrestre. Cela aurait rendu les restes de Theia impossibles à distinguer du manteau terrestre dans son ensemble. Au lieu de cela, une grande partie du manteau de Theia s’est retrouvée sous la forme de deux morceaux de la taille d’un continent qui se trouvent maintenant au sommet de la limite entre le noyau et le manteau terrestre.
Grandes provinces à faible vélocité
Yuan soutient que ces masses correspondent et peuvent expliquer l’existence de deux grandes provinces à faible vitesse (LLVP), découvertes il y a des décennies : l’une sous le Pacifique et l’autre sous l’Afrique et l’Atlantique Est.
Cette découverte est due à l’observation selon laquelle les vibrations émanant des tremblements de terre, appelées ondes sismiques, se propagent à travers ces régions légèrement plus lentement qu’à travers le manteau inférieur « normal ».
Les couches internes de la Terre. Crédit : NASA
Les explications précédentes des LLVP incluent que chacune est une profonde accumulation de plaques océaniques subductées (où la tectonique des plaques a entraîné le fond océanique sous un continent). Ou qu’il s’agit d’un endroit où le manteau inférieur anormalement chaud commence à s’élever sous la forme d’un « superpanache » (d’énormes jets de roche partiellement en fusion).
Cependant, aucun de ces modèles ne peut rendre compte d’un enrichissement particulier en éléments volatils tels que l’hélium et le xénon dans la lave qui a éclaté sur les îles océaniques au-dessus des LLVP. Yuan soutient qu’il s’agit des « empreintes digitales » de la croissance de Theia dans le gaz et la poussière entourant le jeune Soleil avant sa collision avec la Terre.
Faire fondre ou ne pas fondre tout le manteau ?
Les modèles informatiques exécutés par l’équipe de Yuan suggèrent que l’impact géant qui a formé la Lune n’aurait pas fourni suffisamment d’énergie pour faire fondre l’ensemble du manteau terrestre. Au lieu de cela, les restes fondus du manteau de Théia, qui était légèrement plus riche en fer (le rendant plus dense que le manteau terrestre), se sont retrouvés à la base de l’océan magmatique temporaire créé par la collision.
Plus tard, après la solidification de l’océan de magma, la matière de Theia a été attirée dans la partie inférieure du manteau terrestre par des courants de convection, qui circulent à raison de plusieurs centimètres par an, même à l’intérieur du manteau solide.
Il a peut-être fallu des milliards d’années à ces courants de convection pour accumuler la matière Theia dans les LLVP que nous voyons aujourd’hui. Même si cela est vrai, ils ne doivent pas être considérés comme de vastes morceaux du manteau de Theia ayant survécu à l’impact. Au contraire, ils sont constitués de matériaux du manteau Theia initialement dispersés qui ont été à nouveau rassemblés.
Qian Yuan de Caltech explique cela au moyen de simulations informatiques.
Est-ce vrai?
Il faudra beaucoup de temps pour convaincre la plupart des scientifiques lorsqu’il s’agit de cette théorie. Yuan prédit que si son hypothèse est correcte, les échantillons du manteau lunaire, collectés par les futures missions, correspondront aux empreintes géochimiques trouvées dans la roche volcanique des LLVP. Je pense que cette preuve prendra du temps à venir.
Je note également que la modélisation de Yuan semble rester muette sur le sort du noyau de Theia. Les scientifiques supposent généralement que le noyau de Theia a fusionné avec le noyau terrestre dans les heures qui ont suivi la collision.
On ne sait pas comment cela aurait pu se produire si la partie inférieure du manteau terrestre était restée solide. D’un autre côté, l’impact de Theia s’est produit si peu de temps après la formation de la Terre elle-même (probablement par une série de collisions distinctes) que l’intérieur de la Terre aurait pu encore être chaud et en fusion à la suite de ces événements.
Les implications du modèle de Yuan méritent réflexion. D’une part, le lent amas de matériaux du manteau Theia dans les LLVP aurait-il eu un effet sur le modèle de la tectonique des plaques au-dessus ? Il est possible que nous n’aurions pas eu d’océan Atlantique aujourd’hui si Théia n’avait pas percuté la proto-Terre il y a quatre milliards et demi d’années.
Écrit par David Rothery, professeur de géosciences planétaires, The Open University.
David Rothery est co-dirigeant du Agence spatiale européenneGroupe de travail sur la surface et la composition du mercure et co-chercheur sur le MIXS (Mercury Imaging X-ray Spectrometer) qui est maintenant en route vers Mercure à bord de l’orbiteur de mercure BepiColombo de l’Agence spatiale européenne. Il a reçu un financement de l’Agence spatiale britannique et du Science & Technology Facilities Council pour des travaux liés à Mercure et BepiColombo, ainsi que de la Commission européenne dans le cadre de son programme Horizon 2020 pour des travaux sur la cartographie géologique planétaire. Il est l’auteur de Planet Mercury – from Pale Pink Dot to Dynamic World, Moons : A Very Short Introduction et Planets : A Very Short Introduction.
Adapté d’un article initialement publié dans The Conversation.
