Les mesures de laboratoire du quartz écrasé suggèrent que les tremblements de terre génèrent d'énormes volumes de sous-terre d'hydrogène, une source d'énergie potentielle pour la vie sous la surface – et les personnes au-dessus
Une fissure de plaque tectonique en Islande
Les tremblements de terre peuvent générer d'énormes volumes d'hydrogène dans la planète en fracturant les roches qui réagissent ensuite avec les molécules d'eau. Cet hydrogène pourrait être une source d'énergie négligée pour la vie profondément souterraine, ainsi que pour les personnes visant à extraire le gaz en tant que carburant alternatif.
Les dernières années ont vu une explosion d'intérêt pour trouver de grands dépôts de gaz hydrogène sous terre à utiliser comme carburant à combustion. Pour la plupart, les entreprises à la recherche de ces dépôts se sont concentrées sur «l'hydrogène géologique» généré par l'eau qui réagit soit avec la roche riche en fer – un processus appelé serpentinisation – ou est divisé par des minéraux radioactifs.
Nicolas Lefeuvre à Grenoble Alpes University en France et ses collègues sont devenus curieux à propos d'autres mécanismes de génération du gaz après avoir mesuré des concentrations élevées d'hydrogène dans des échantillons de sol des pyrénées. Ils ne pouvaient pas expliquer sa source. Un mécanisme de génération de l'hydrogène possible était les minéraux de silicate écrasés par des tremblements de terre. «Lorsque vous rompez la liaison silicate-oxygène, vous producherez un très réactif (surface de quartz) qui peut interagir avec de l'eau pour produire de l'hydrogène et un radical libre», explique Lefeuvre. La réaction se produit en quelques secondes après la fracture de la roche.
D'autres chercheurs ont précédemment proposé que cette réaction «mécanoradique» puisse générer de l'hydrogène et que l'hydrogène a été mesuré dans des sols supérieurs à un certain nombre de failles actives. Mais personne n'avait calculé la quantité totale d'hydrogène qui pourrait être générée de cette façon.
Pour obtenir une meilleure estimation, Lefeuvre et ses collègues ont utilisé un broyeur à balles, un appareil utilisé pour décomposer les rochers, pour écraser des morceaux de quartz de contenu de silice variable dans l'eau. Ils ont ensuite mesuré la quantité d'hydrogène produite. En changeant la vitesse du moulin à boule, ils pourraient simuler comment le quartz se fracture pendant les tremblements de terre de différentes amplitudes.
Sur la base de ces mesures, ils ont estimé que au cours d'une année donnée, les tremblements de terre sur la magnitude 4 produisent cumulativement jusqu'à 29 millions de tonnes d'hydrogène libre. Il s'agit d'une estimation maximale, et repose sur quelques grandes hypothèses, telles que chaque défaut est entièrement couvert en quartz. Mais cela suggère que l'hydrogène sismique peut être tout aussi important d'une source de gaz que les autres réactions de rock aquatique, et que les failles pourraient être un bon endroit pour rechercher des dépôts d'hydrogène, explique Lefeuvre.
«Peut-être qu'une partie de cet hydrogène sera piégée dans le plan de faille», dit-il. « Dans certains cas, vous pouvez également trouver une sorte de rocher appelé évaporite qui est un très bon sceau pour l'hydrogène. » La prochaine étape de l'équipe consiste à tester la production d'hydrogène à partir de roches composées de différentes combinaisons de minéraux, explique Lefeuvre.
Geoffrey Ellis à l'US Geological Survey, qui a récemment publié une carte de l'endroit où les dépôts d'hydrogène géologiques sont les plus susceptibles de se produire aux États-Unis, dit que c'est l'étude «la plus rigoureuse» de l'hydrogène mécanoradique qu'il a vu. Cependant, il est sceptique que les failles soient susceptibles de former des dépôts d'hydrogène. «Par définition, vous avez beaucoup de liquide qui se déplace dans ces endroits», dit-il. «Il va être difficile de piéger de l'hydrogène très généré dans ces contextes.»
Que les humains trouvent ou non un moyen de récolter cet hydrogène sismique, la durée de vie microbienne vivante pourrait déjà l'utiliser comme source d'énergie, explique Lefeuvre. Ils pourraient être «alimentés par l'hydrogène produit pendant un tremblement de terre».
