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Percer les anciens secrets de la Terre : une nouvelle étude réécrit notre compréhension des cycles profonds du carbone et du chlore sur Terre

Ancient Earth Glowing

De nouvelles recherches révèlent que le refroidissement progressif de la Terre a profondément impacté le cycle profond du carbone et du chlore, modifiant leur comportement de la surface vers l’intérieur. Ce changement de compréhension influence notre perspective sur l’histoire géologique de la Terre, l’évolution de son climat, de ses océans et de sa vie, et pourrait même offrir un aperçu des conditions sur d’autres planètes comme Mars.

Une étude récente dirigée par le Dr Chunfei Chen, spécialiste des sciences de la terre à l’Université Macquarie, jette un nouvel éclairage sur les processus géologiques qui se sont produits il y a jusqu’à trois milliards d’années et marque un changement important dans la compréhension de la communauté scientifique de la Terre primitive.

Récemment publié dans la revue Naturela recherche explore les effets transformateurs du refroidissement progressif de la Terre sur le cycle profond du carbone et du chlore entre la surface de la Terre et son intérieur.

« Le refroidissement de la Terre a provoqué d’immenses changements dans les cycles profonds du carbone et du chlore », explique le Dr Chen.

Chunfei Chen

Le Dr Chunfei Chen entreprend une analyse expérimentale. Crédit : Université Macquarie

« Aujourd’hui, le chlore retourne généralement à la surface sous forme de gaz volcaniques, tandis que la majeure partie du carbone est piégée sous forme de carbonate solide à des profondeurs de plusieurs centaines de kilomètres ; mais jusqu’à ce que la Terre atteigne environ les deux tiers de son âge actuel, la situation était complètement opposée.

Le magma dominait la surface de la Terre au début de la période qui a suivi la formation de la planète, mais à mesure que la planète se refroidissait progressivement, des plaques crustales d’environ 100 km d’épaisseur se sont formées à la surface, glissant sur le manteau dans le cadre de la tectonique des plaques.

À mesure que les plaques tectoniques océaniques replongent dans le manteau au niveau des zones de subduction, les sédiments logés dans les creux sous les océans peuvent également avoir été poussés dans le manteau.

Les scientifiques qui étudient le devenir de ces sédiments dans le cadre d’expériences de fusion à haute pression ont déjà traité une moyenne de tous les sédiments océaniques, dans lesquels le carbone n’est qu’un constituant mineur.

Cependant, la majeure partie du carbone s’accumule dans les sédiments carbonatés – des exemples familiers de grandes étendues de sédiments carbonatés à la surface incluent les falaises blanches de Douvres ou les Dolomites en Italie – et ceux-ci peuvent se comporter différemment de petites portions de carbone.

Ingleborough – Des sédiments carbonatés forment des falaises

Ingleborough – Des sédiments carbonatés forment des falaises à Douvres, au Royaume-Uni. Crédit : Stephen Foley

L’équipe du Dr Chen a utilisé des expériences à haute pression pour simuler la subduction des calcaires et de la craie et a découvert que toute saleté présente dans les calcaires fond en premier, produisant une fonte de silicate, tandis que le carbonate est poussé plus profondément sous forme solide et peut avancer profondément dans le manteau. .

L’équipe de recherche a également testé des conditions qui imitent des périodes antérieures et plus chaudes de la longue histoire de la Terre et a découvert que les calcaires fondaient, mais que les sels ne se dissolvaient pas dans les fontes carbonatées qu’ils produisaient et étaient plutôt poussés profondément dans le manteau, sans retourner à la surface. comme ils le sont aujourd’hui.

« C’était remarquable de voir comment le sel et les impuretés se séparaient complètement des carbonates », explique le deuxième auteur de l’étude, le Dr Michael Forster, qui a analysé les échantillons au laboratoire. Université nationale australienne.

Le Dr Forster dit que l’équipe a réalisé une percée lorsque le microscope électronique a agrandi et analysé les minuscules phases expérimentales, montrant une piscine de verre trempé et de sel à côté de cristaux de calcite propres.

Quand ils ont vu cela, Chunfei a répondu avec enthousiasme : « Wow, intéressant, cela signifie que les zones de subduction doivent agir comme un filtre géant qui permettait auparavant d’admettre le sel dans les profondeurs de la Terre ! »

La recherche fait partie d’un projet plus vaste qui suit les cycles profonds du carbone, de l’azote et du chlore au cours de l’histoire évolutive de la Terre, dirigé par le professeur distingué Stephen Foley de la faculté des sciences naturelles de l’université Macquarie.

« L’échange d’éléments volatils comme le carbone, le chlore et l’azote entre le manteau profond de la Terre et la surface est la clé de l’évolution du climat, des océans et de toute vie sur Terre », explique le professeur Foley.

« Cette recherche importante est la première à considérer la subduction de vastes étendues de sédiments carbonatés, plutôt que de roches sédimentaires moyennes – même s’il est plus réaliste que d’énormes blocs de carbonate soient impliqués dans la tectonique des plaques », dit-il.

« Ces changements dans le comportement du chlore et du carbone au fil du temps ont probablement affecté la salinité de l’eau de mer à différents moments de l’histoire de la Terre et ont eu un impact sur le développement de la vie sur Terre. »

Cette recherche mènera à une perspective plus complète sur l’évolution de notre planète et son interaction délicate avec le développement de la vie, ajoute-t-il – et pourrait nous aider à comprendre les conditions sur des planètes au-delà de la nôtre, telles que Mars.

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