En raison de la conductivité thermique radiative de l'olivine minérale, seules les plaques océaniques de plus de 60 millions d'années et la subduction à plus de 10 centimètres par an restent suffisamment froides pour transporter l'eau dans le manteau profond de la Terre. Cela a été trouvé par des scientifiques de l'Université de Potsdam et du Helmholtz Center for Geosciences (GFZ) Potsdam, ainsi que des collègues internationaux, en mesurant la transparence de l'olivine dans des conditions dans le manteau de la Terre pour la première fois. Leurs résultats sont publiés dans la revue Communications de la nature.
La couche externe de notre planète, la lithosphère, est fragmentée en plusieurs plaques rigides, qui dérivent sur le manteau chaud et relativement doux. La collision entre les plaques fait couler la plaque plus lourde dans le manteau terrestre. Ce processus d'amortissement prend le nom de «subduction», tandis que la plaque de sous-produits est appelée «dalle».
Habituellement, la lithosphère océanique est plus lourde que celle continentale, car elle est faite de minéraux plus denses comme l'olivine, qui représente 80% de la lithosphère océanique. L'olivine est également le minéral prédominant dans la coquille externe de la Terre, représentant 60% du manteau supérieur (40–410 km de profondeur).
Bien que la subduction, les dalles froides sont progressivement chauffées par le manteau ambiant chaud par diffusion thermique, un processus qui implique la conduction thermique et le rayonnement thermique. Comprendre les processus de chauffage des dalles est fondamental pour expliquer la survenue de tremblements de terre profonds et la présence d'eau à une profondeur de plus de 600 km.
« Nous avons mesuré, pour la première fois, la transparence de l'olivine à l'intérieur de la Terre », explique le géodynamique Enrico Marzotto de l'Institut des géosciences de l'Université de Potsdam. « Ces mesures démontrent que l'olivine est infrarouge transparente même aux conditions de pression et de température extrêmes de l'intérieur de la Terre. »
Le transport de chaleur par rayonnement représente environ 40% de la chaleur totale diffusée dans le manteau supérieur riche en olivine. Par conséquent, la conductivité thermique radiative joue un rôle important dans le chauffage des dalles et peut avoir des effets de grande envergure sur la densité et la rigidité des plaques de sous-produits, et leur capacité à transporter de l'eau dans l'intérieur de la Terre.
Avec des modèles d'évolution thermique à deux dimensions, l'équipe pourrait montrer que le chauffage rapide amélioré par le transport de chaleur radiatif induit la dégradation des minéraux porteurs d'eau à une profondeur moins profonde.
« Cela pourrait potentiellement expliquer la présence de tremblements de terre dans la dalle à plus de 70 kilomètres de profondeur », explique Marzotto. « Par conséquent, seules les dalles qui ont plus de 60 millions d'années et qui coulent plus rapidement que 10 centimètres par an, restent suffisamment froides pour transporter les minéraux porteurs d'eau jusqu'à la zone de transition du manteau (MTZ) en 410 à 660 kilomètres de profondeur. »
Le MTZ est considéré comme le plus grand réservoir d'eau de notre planète, contenant potentiellement jusqu'à trois fois plus d'eau que les océans de la Terre.
« Notre étude fournit également des outils numériques pour calculer la durée de vie des anomalies thermiques dans le manteau et leur comportement géodynamique », ajoute Marzotto. Ces anomalies peuvent être chaudes (comme les panaches s'élevant du manteau profond de la Terre) ou froids (comme les dalles de subduction).
