Les chercheurs ont fait une nouvelle découverte qui change notre compréhension de l'histoire géologique précoce de la Terre, des croyances remettant en question la façon dont nos continents se sont formés et lorsque la tectonique des plaques a commencé.
Une étude publiée dans Nature révèle que la première croûte de la Terre, formée il y a environ 4,5 milliards d'années, avait probablement des caractéristiques chimiques remarquablement comme la croûte continentale d'aujourd'hui.
Cela suggère que la signature chimique distinctive de nos continents a été établie au tout début de l'histoire de la Terre.
Le professeur émérite Simon Turner de la Faculté des sciences et de l'ingénierie de l'Université Macquarie a dirigé l'étude, qui comprenait des chercheurs d'ailleurs en Australie, au Royaume-Uni et en France.
« Cette découverte a des implications majeures sur la façon dont nous pensons à la première histoire de la Terre », explique le professeur Turner.
«Les scientifiques ont longtemps pensé que les plaques tectoniques devaient se plonger les unes sous les autres pour créer l'empreinte chimique que nous voyons dans les continents.
« Nos recherches montrent que cette empreinte digitale existait dans la toute première croûte de la Terre, le ProtoCrust – ce qui signifie que ces théories doivent être reconsidérées », explique le professeur Turner.
Repenser la formation de la Terre précoce
Pendant des décennies, les scientifiques ont essayé d'identifier lorsque la tectonique des plaques a commencé, marquant la première évolution de la vie.
La signature chimique des roches formée dans les zones de subduction (où une plaque a glissé sous une autre) est distinctive dans sa faible quantité de niobium d'élément.
Les scientifiques pensaient que trouver l'âge des premières roches à faible niobium était la clé pour identifier le début de la tectonique des plaques; Mais alors qu'une série d'équipes de recherche a tenté de retrouver cela, les résultats de chaque étude étaient remarquablement incohérents.
« J'ai commencé à me demander si nous posions la bonne question », explique le professeur Turner.
Avec des collaborateurs dans six universités, il a créé des modèles mathématiques simulant les premières conditions de la Terre lorsque le noyau de la Terre se formait et un océan de roche fondu a couvert la surface de la planète.
Les calculs de l'équipe ont montré que le protocrust – la première croûte de la Terre s'est formé lors de l'éon Hadian (4,5 à 4,0 milliards d'années) – développerait naturellement les mêmes signatures chimiques trouvées dans les continents d'aujourd'hui, sans avoir besoin de tectonique de plaque pour les créer.
Indices chimiques à la formation
Les résultats initiaux du modèle ont montré que dans les conditions réductrices de la Terre précoce, l'élément niobium deviendrait sidérophile ou attiré par le métal, enfonçant à travers l'océan magmatique mondial dans le noyau de la Terre.
« J'ai réalisé qu'il pourrait y avoir un lien entre la formation précoce du noyau, les modèles d'éléments sidérophiles élevés et l'anomalie de niobium négative infâme observée dans la croûte continentale », explique le professeur Turner.
La signature distinctive de la croûte continentale correspondait à la signature probable du matériau extrait du manteau après la formation du noyau, mais avant que les météorites bombardaient la Terre précoce – résolvant le mystère de la raison pour laquelle la signature chimique apparaît dans presque toutes les roches continentales quel que soit son âge.
L'évolution du début de la Terre
« Nos recherches montrent que les signatures chimiques que nous voyons dans la croûte continentale ont été créées dans la première période de la Terre – sans ce que la surface de la planète se comportait », explique le professeur Turner.
« Cette croûte précoce a été remodelée et rendue plus riche en silice grâce à une combinaison d'impacts de météores, de morceaux de croûte qui décollent et du début des mouvements de plaque. »
La première croûte s'est probablement rompue en morceaux qui sont devenus plus épais dans certaines zones, formant les débuts des continents.
Au fur et à mesure que ces pièces se déplaçaient latéralement, le magma fondu entre eux a créé une croûte similaire à ce que nous trouvons dans les planchers océaniques aujourd'hui.
Impacts des météores et tectonique des plaques
Le bombardement des météores lourds au cours de cette première période a provoqué de nombreuses perturbations et recyclage de la croûte.
La tectonique des plaques peut avoir fonctionné en ajustement et départs, déclenchés par des impacts de météores jusqu'à environ 3,8 milliards d'années, lorsque le bombardement des météores a diminué de façon spectaculaire à mesure que le chaos du système solaire précoce a cédé la place à des orbites plus ordonnées.
La tectonique des plaques est ensuite tombée dans un motif continu et autonome.
« Cette découverte change complètement notre compréhension des premiers processus géologiques de la Terre », explique le professeur Turner.
« Cela nous donne également une nouvelle façon de réfléchir à la façon dont les continents pourraient se former sur d'autres planètes rocheuses à travers l'univers. »
