L'une des inclusions fondues contenant du magma du manteau complètement fermé avec sa teneur en carbone d'origine préservée étudiée par Hauri et Le Voyer dans cet article. Crédit :Marion Le Voyer
Même si le carbone est l'un des éléments les plus abondants sur Terre, il est en fait très difficile de déterminer combien il en existe sous la surface à l'intérieur de la Terre. L'analyse par Marion Le Voyer et Erik Hauri de Carnegie de cristaux contenant du magma du manteau complètement fermé avec sa teneur en carbone d'origine préservée a doublé les découvertes mondiales connues de carbone du manteau. Les résultats sont publiés dans Communication Nature .
Globalement, il y a beaucoup de choses sur la chimie du carbone qui se déroule sous la croûte terrestre que les scientifiques ne comprennent toujours pas. En particulier, la quantité de carbone dans le manteau terrestre fait l'objet de vifs débats depuis des décennies. Ce sujet est intéressant car la quantité de carbone présente dans le manteau sous-tend les processus géologiques de notre planète, y compris le déclenchement de l'activité volcanique et le maintien de la biosphère. Il affecte également notre atmosphère lorsque du gaz carbonique est libéré par les éruptions; les éruptions volcaniques ont joué un grand rôle dans les variations climatiques préhistoriques.
Mais il est difficile de mesurer la quantité de carbone qui existe sous la surface de la Terre. Les scientifiques peuvent étudier les roches ignées qui se sont formées lors de la fonte du manteau, appelé magma, remonté à la surface, a éclaté comme de la lave, et durci à nouveau pour créer une roche appelée basalte. Cependant, le processus d'ascension et d'éruption libère presque tout le carbone du magma sous forme de gaz carbonique, ce qui fait que les roches basaltiques en éruption sont de mauvais indicateurs de la quantité de carbone contenue dans les magmas à partir desquels elles se sont formées.
"C'est ainsi que se produisent les éruptions explosives, " expliqua Hauri. " La perte soudaine et catastrophique de gaz qui, avant l'éruption, a été dissous dans le magma à haute pression, mais pendant l'éruption n'a nulle part où aller, ne laissant aucune trace post-éruption dans le basalte durci de la quantité de carbone une fois présente."
Cristaux d'olivine contenant des inclusions fondues (les taches sombres à l'intérieur) échantillonnées dans l'arc de Marianne. Ces cristaux ne faisaient pas partie de cette étude, mais illustrent à quoi ressemblent les inclusions fondues. Crédit :Alison Shaw
Mais Le Voyer, Hauri, et leur équipe a analysé des échantillons de basalte de la dorsale équatoriale médio-atlantique qui contenaient de minuscules inclusions magmatiques non étudiées auparavant, de petites poches de magma pur qui étaient complètement emprisonnées à l'intérieur de cristaux solides qui les protégeaient du dégazage pendant l'ascension et l'éruption du magma. L'analyse a montré que ces inclusions avaient piégé leur teneur en carbone d'origine avant d'entrer en éruption sur le fond marin.
"Ce n'est que la deuxième fois que des échantillons de magma contenant leur teneur en carbone d'origine sont trouvés et analysés, doubler nos connaissances sur la chimie du carbone de la région, " dit Hauri.
Les tout premiers échantillons contenant leur carbone d'origine ont également été révélés à Carnegie, par Hauri et le professeur de l'Université Brown Alberto Saal, en 2002. Ces échantillons provenaient du fond marin du Pacifique. La comparaison des données de ces deux échantillons a révélé que la teneur en carbone du manteau est beaucoup moins uniforme que ce que les scientifiques avaient prédit auparavant, variant jusqu'à deux ordres de grandeur dans différentes parties du manteau.
"Notre découverte que le carbone du manteau a une distribution plus complexe qu'on ne le pensait auparavant a de nombreuses implications sur la façon dont les processus du manteau peuvent varier selon l'emplacement, " a ajouté Le Voyer, qui a mené cette recherche en tant que post-doctorant à Carnegie et est maintenant à l'Université du Maryland.
