Pourquoi la Terre est-elle si oxygénée ? Nouveau lien « manteau » découvert

Rouille-9D/iStock

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Une équipe internationale de scientifiques a récemment découvert un lien important entre l'atmosphère primitive de la Terre et la chimie de son manteau profond.

Ils y sont parvenus en étudiant les magmas anciens formés dans les zones de subduction lors du grand événement d’oxydation (GOE), survenu il y a 2,1 à 2,4 milliards d’années.

Les résultats, publiés dans Nature le 31 août, offrent des informations essentielles sur l'évolution géologique de la Terre et révèlent comment les profondeurs de la Terre et son manteau sont étroitement liés aux changements de l'atmosphère.

L'atmosphère terrestre, dont nous dépendons pour respirer, est composée de 21 pour cent d'oxygène. Cependant, avez-vous déjà pris le temps de réfléchir à l’origine et à la date de cet élément crucial ? Eh bien, c’est là qu’intervient cette étude récente.

« Grâce à ces découvertes, notre compréhension de l'ancienne « respiration » de la Terre a fait un pas en avant significatif. Non seulement cela fournit des informations cruciales sur l'évolution géologique de la Terre, mais il met également en lumière la façon dont les profondeurs de la Terre et son manteau sont intimement liés aux changements atmosphériques", a déclaré l'auteur principal, le Dr Hugo Moreira de l'Université de Montpellier, dans un communiqué de presse.

"Cela nous permet de mieux comprendre la relation entre les réservoirs externes et internes de la Terre."

En outre, elle a souligné que les résultats soulèvent des questions intrigantes sur le rôle de l’oxygène dans l’évolution de l’histoire de la Terre et dans la création de conditions propices à la vie telle que nous la connaissons.

L'une de ses principales conclusions porte sur le rôle de la tectonique des plaques, le processus par lequel la coque externe de la Terre se déplace et remodèle sa surface.

Bien que l'on ait beaucoup appris sur les effets des changements atmosphériques, la compréhension de l'impact de ces changements sur le manteau terrestre reste relativement inexplorée.

La recherche visait à combler cette lacune en étudiant la relation complexe entre les profondeurs de la Terre et l'évolution de l'atmosphère.

L’enquête impliquait l’analyse d’anciens magmas cristallisés avant et après le GOE. Les expériences de l’équipe ont révélé un passage des magmas aux propriétés réduites à ceux ayant des niveaux d’oxydation plus élevés.

Hugo Moreira / Géosciences de la nature

Cette transformation, disent-ils, a été provoquée par la subduction profonde de sédiments oxydés – restes de montagnes ayant subi l’altération et l’érosion.

Ces sédiments ont été recyclés dans le manteau terrestre par des processus de subduction, créant ainsi une voie permettant aux éléments atmosphériques d'interagir avec le manteau.

Les implications de cette découverte s'étendent à notre compréhension de l'évolution géologique de la Terre. Même de petites fluctuations des niveaux d’oxygène au cours du GOE auraient pu déclencher une augmentation de l’oxydation de types spécifiques de magma.

Ce changement a probablement contribué à des changements dans la composition de la croûte continentale terrestre et a joué un rôle dans la formation de précieux gisements de minerai.

L'équipe de recherche a utilisé des techniques avancées, notamment l'analyse à l'aide de la ligne de lumière ID21 de l'installation européenne de rayonnement synchrotron en France.

Ils ont examiné les états de soufre contenus dans les minéraux piégés dans des cristaux de zircon vieux de deux milliards d'années provenant de la ceinture Mineiro du Brésil. Ces cristaux anciens faisaient office de capsules temporelles, préservant des indices sur le passé lointain de la Terre.

L’équipe a noté une transition nette : les minéraux formés avant le GOE présentaient un état de soufre réduit, tandis que ceux créés par la suite présentaient un état plus oxydé.

Les implications de l’étude ne se limitent pas à la seule compréhension scientifique. Il ouvre de nouvelles voies de recherche, mettant en lumière la relation complexe entre les processus géologiques et les changements atmosphériques.

Le professeur Craig Storey, co-auteur de l'Université de Portsmouth, a souligné l'importance de l'étude, affirmant qu'elle offre "une compréhension plus profonde du passé ancien de la Terre et de son lien profond avec le développement de notre atmosphère".