Une découverte révolutionnaire de roches du manteau par des scientifiques fournit de nouvelles perspectives sur l'activité volcanique de la Terre, les cycles élémentaires et peut-être les origines de la vie, marquant une avancée significative dans les sciences de la Terre.
Une équipe internationale a commencé à étudier le rôle du manteau dans le maintien de la vie sur Terre, dans le développement du volcanisme et dans l’influence des cycles mondiaux.
Des scientifiques ont réussi à récupérer le premier long morceau de roche provenant du manteau terrestre, la couche située sous la croûte terrestre et la plus grande composante de la planète. Ces roches devraient permettre de mieux comprendre le rôle du manteau dans les origines de la vie sur Terre, l'activité volcanique qui se produit lorsqu'il fond et son influence sur les cycles globaux d'éléments cruciaux comme le carbone et l'hydrogène, selon l'équipe de recherche.
Les 1 268 mètres (4 160 pieds) de roche du manteau presque continu ont été récupérés dans une « fenêtre tectonique », une section du fond marin où des roches du manteau ont été exposées le long de la dorsale médio-atlantique, au cours de l'expédition 399 « Building Blocks of Life, Atlantis Massif » du navire de forage océanique Résolution JOIDES au printemps 2023.
Les tentatives de récupération remontant au début des années 1960 ont battu des records, grâce au Programme international de découverte des océans, un consortium international de recherche marine composé de plus de 20 pays qui récupère des carottes (des échantillons cylindriques de sédiments et de roches) du fond des océans pour étudier l'histoire de la Terre.
Les chercheurs affirment que les roches extraites du manteau terrestre ressemblent davantage à celles qui étaient présentes sur la Terre primitive qu'aux roches plus communes qui composent nos continents actuels. Crédit : Professeur Johan Lissenberg
Analyse des roches récupérées
Depuis lors, l’équipe d’expédition a compilé un inventaire des roches du manteau récupérées pour comprendre leur composition, leur structure et leur contexte.
Leurs conclusions, présentées dans la revue Sciencerévèlent une histoire de fusion des roches récupérées plus étendue que prévu.
Le professeur Johan Lissenberg, auteur principal de l’étude et membre de l’École des sciences de la Terre et de l’environnement de l’Université de Cardiff, a déclaré : « La découverte des roches l’année dernière a constitué une avancée majeure dans l’histoire des sciences de la Terre, mais plus encore, sa valeur réside dans ce que les noyaux des roches du manteau peuvent nous apprendre sur la composition et l’évolution de notre planète. Notre étude commence par examiner la composition du manteau en documentant la minéralogie des roches récupérées, ainsi que leur composition chimique. Nos résultats diffèrent de ce que nous attendions. Il y a beaucoup moins de pyroxène minéral dans les roches, et les roches ont des concentrations très élevées de magnésium, qui résultent toutes deux d’une fonte beaucoup plus importante que ce que nous aurions prévu. »
Le professeur Johan Lissenberg (à gauche) et ses collègues analysent les carottes récupérées dans une « fenêtre tectonique » sur la dorsale médio-atlantique. Crédit : Lesley Anderson, Exp. 399, JRSO_IODP
Cette fonte s’est produite lorsque le manteau s’est élevé des parties les plus profondes de la Terre vers la surface.
Les résultats d’une analyse plus approfondie de ce processus pourraient avoir des implications majeures pour la compréhension de la façon dont le magma se forme et conduit au volcanisme, affirment les chercheurs.
« Nous avons également découvert des canaux par lesquels la fonte a été transportée à travers le manteau, ce qui nous permet de suivre le devenir du magma après sa formation et son déplacement vers la surface de la Terre. C'est important car cela nous indique comment le manteau fond et alimente les volcans, en particulier ceux du fond océanique qui représentent la majorité du volcanisme sur Terre. L'accès à ces roches du manteau nous permettra d'établir le lien entre les volcans et la source ultime de leur magma. »
Lien potentiel avec l’origine de la vie
L’étude fournit également des résultats initiaux sur la façon dont l’olivine, un minéral abondant dans les roches du manteau, réagit avec l’eau de mer, conduisant à une série de réactions chimiques qui produisent de l’hydrogène et d’autres molécules pouvant alimenter la vie.
Les scientifiques pensent que cela pourrait être l’un des processus sous-jacents à l’origine de la vie sur Terre.
Le Dr Susan Q Lang, scientifique associée en géologie et géophysique à la Woods Hole Oceanographic Institution, qui était co-responsable scientifique de l'expédition et faisait partie d'une équipe qui continuait d'analyser des échantillons de roches et de fluides, a déclaré : « Les roches qui étaient présentes sur la Terre primitive ressemblent davantage à celles que nous avons récupérées au cours de cette expédition qu'aux roches plus courantes qui composent nos continents aujourd'hui.
Expédition 399 « Building Blocks of Life, Atlantis Massif » du navire de forage océanique JOIDES Resolution qui a récupéré 1 268 m de roche mantellique presque continue au printemps 2023. Crédit : Thomas Ronge (Exp. 399, JRSO_IODP)
« Leur analyse nous donne une vision critique des environnements chimiques et physiques qui auraient été présents au début de l'histoire de la Terre et qui auraient pu fournir une source constante de carburant et des conditions favorables sur des périodes géologiquement longues pour avoir hébergé les premières formes de vie. »
L'équipe internationale de plus de 30 scientifiques de l'expédition JOIDES Resolution poursuivra ses recherches sur les carottes de forage récupérées pour répondre à un large éventail de problèmes.
Le Dr Andrew McCaig, professeur associé à l’École de la Terre et de l’Environnement de l’Université de Leeds, principal promoteur de l’Expédition 399 et co-responsable scientifique de l’expédition, a ajouté : « Toutes les personnes impliquées dans l’Expédition 399, à commencer par la première proposition en 2018, peuvent être fières des réalisations documentées dans ce document. Notre nouveau trou profond sera un exemple type de section pour les décennies à venir dans des disciplines aussi diverses que les processus de fusion dans le manteau, les échanges chimiques entre les roches et l’océan, la géochimie organique et la microbiologie. Toutes les données de l’expédition seront entièrement disponibles, un exemple de la manière dont la science internationale devrait être menée. »
