La Terre primitive tirait une grande partie de son eau du bombardement incessant d’astéroïdes riches en eau et de comètes glacées. Aujourd'hui, les scientifiques affirment que la jeune planète avait un moyen de retenir beaucoup plus d'eau qu'on ne le pensait : les roches situées au plus profond du ventre de la Terre pourraient avoir contenu jusqu'à 100 fois plus d'eau que ce qui avait été estimé précédemment, rapportent des chercheurs le 11 décembre. Science. Cela représente peut-être l’équivalent d’un océan entier d’eau autrefois stockée dans les anciennes roches du manteau.
À l'aide d'expériences en laboratoire qui ont recréé les conditions extrêmes du manteau profond de la Terre, le géochimiste Wenhua Lu de l'Académie chinoise des sciences de Guangzhou et ses collègues ont étudié la quantité d'eau que la bridgmanite, l'un des premiers minéraux de la Terre, pouvait réellement contenir. À mesure que la chaleur augmentait, la bridgmanite était capable d'incorporer de plus en plus d'eau dans sa structure cristalline.
« Les découvertes… ajoutent une autre pièce essentielle à un puzzle complexe et multiforme », écrit le pétrologue Michael Walter de Carnegie Science à Washington, DC, dans un commentaire d'accompagnement dans Science. Comprendre comment l'eau a été incorporée dans ces minéraux les plus anciens, dit-il, fournit de nouveaux indices sur les origines les plus anciennes du cycle de l'eau sur Terre, la clé de l'habitabilité de notre planète.
Bien avant que la surface de la Terre ne soit composée aux deux tiers d'océans, il y avait une abondance d'eau enfermée dans les roches profondes du manteau inférieur de la planète. Il y a près de 4,4 milliards d'années – au cours de la première ère de la Terre, connue sous le nom d'Eon Hadéen – le manteau a commencé à se former, alors que l'océan magmatique qui recouvrait la planète se refroidissait lentement et se cristallisait en roche.
La bridgmanite a été le premier et le plus abondant minéral à se former ; aujourd'hui, il représente environ 60 pour cent du manteau. La bridgmanite se forme dans des conditions de chaleur et de pression intenses, comme à l’intérieur de la planète. Dans les parties les plus profondes du manteau, qui s'étend jusqu'à 2 890 kilomètres sous la surface, les températures peuvent dépasser les 4 000 °C et les pressions peuvent atteindre 700 000 atmosphères.
Au fur et à mesure que l'océan de magma se refroidissait, certaines molécules d'eau dissoutes dans la roche fondue se sont frayées un chemin vers la bridgmanite nouvellement formée et se sont cachées dans la structure cristalline du minéral. Cela se produit encore aujourd’hui : l’eau est transportée dans les profondeurs de la Terre avec les plaques tectoniques subductrices. Il reste enfermé dans des minéraux comme la bridgmanite pendant un certain temps et finit par revenir à la surface via des éruptions volcaniques.
Mais quelle quantité d’eau y avait-il dans les profondeurs aux premiers jours de la Terre ? La réponse dépend en grande partie de la quantité d’eau que les cristaux de bridgmanite peuvent contenir dans ces conditions intenses de chaleur et de pression. Lu et ses collègues ont donc décidé de recréer les conditions extrêmes du manteau inférieur à l’aide d’une enclume en diamant chauffée au laser. L'outil presse un échantillon de roche entre deux diamants pour générer des pressions intenses, puis brûle l'échantillon avec des lasers focalisés.
Les résultats ont révélé que la chaleur augmentait la capacité de la bridgmanite à retenir l'eau, ce qui, à son tour, suggère que la partie la plus basse du manteau en contenait plus que la partie supérieure, un peu plus froide. Des estimations précédentes suggéraient que la bridgmanite était presque sèche, contenant moins de 220 parties par million d'eau en poids ; au lieu de cela, la nouvelle étude suggère qu’il y avait un réservoir profond et important. Au fil du temps, disent les chercheurs, le brassage des plaques tectoniques et la poussée ascendante des panaches du manteau ont contribué à redistribuer l’eau, en ramenant une grande partie à la surface. Mais une partie de cette eau primordiale se trouve peut-être encore là-bas.
