Représentation artistique de la Terre à l'Archéen. Stromatolites, les premiers signes de vie, sont présents dans les eaux peu profondes. Crédit :Tim Bertelink, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org
Pour la première fois, Les scientifiques de l'ETH ont réussi à recréer la formation de la croûte continentale dans l'Archéen à l'aide d'une simulation informatique. Le modèle aide les scientifiques à mieux comprendre les processus qui se sont déroulés il y a trois à quatre milliards d'années.
La formation actuelle de la croûte continentale peut être étudiée dans le cadre de la tectonique des plaques; cependant, on ne sait pas comment la croûte continentale a pu se former à l'Archéen, une période il y a trois à quatre milliards d'années, quand il n'y avait pas de tectonique des plaques.
Dans la revue La nature , géophysiciens dirigés par Antoine Rozel, un assistant senior à l'Institut de géophysique de l'ETH Zurich, ont maintenant présenté un modèle informatique susceptible d'alimenter le débat scientifique. Avec leur modèle, ils ont pu recréer pour la première fois l'origine de la croûte continentale antérieure, quelque chose qui jusqu'à présent s'était avéré particulièrement difficile.
Vénus ou Io ?
Pour leur modèle informatique, les chercheurs se sont inspirés de deux approches explicatives opposées. Une approche postule que le matériau de la croûte archéenne s'est constitué uniquement par l'activité volcanique, comme il a été suggéré de se produire sur la lune Io de Jupiter. L'autre approche, par contre, suppose que la nouvelle croûte s'est formée par l'accumulation de magma restant chaud dans la croûte pourrait être le cas sur Vénus.
Vénus, Terre et Io :différents modes ont formé leurs croûtes. Crédit :NASA
Les simulations des chercheurs de l'ETH n'ont pu confirmer aucune des positions extrêmes, car aucune des deux approches ne produit une croûte continentale composée comme il se doit sur la base des observations de terrain.
Température et pression étroitement définies
"Les roches de la croûte continentale d'origine ne pouvaient se former que dans des conditions de température et de pression relativement définies. Dans les deux extrêmes, ces conditions n'existent pas, " explique Rozel. " Si une nouvelle croûte est formée uniquement par des volcans, par lequel le magma se refroidit immédiatement à la surface de la Terre, la croûte serait trop froide. Inversement, la croûte dans l'autre approche serait plus chaude qu'elle ne devrait l'être."
Par contre, la situation idéale est lorsque la croûte est créée par un mélange des deux mécanismes, de préférence lorsqu'environ 30 pour cent de la nouvelle croûte est formée par le volcanisme. Il en résulte une composition rocheuse similaire à ce que l'on peut trouver sur la côte ouest du Groenland, par exemple.
Bidimensionnel et global
La croûte archéenne pourrait avoir été construite par le volcanisme et l'accumulation de magma restant chaud dans la croûte. Crédit :Antoine Rozel / ETH Zurich
Pour que les chercheurs calculent leur modèle, cependant, ils ont dû faire des compromis. Bien que leur modèle soit global, il n'est que bidimensionnel. « Si nous avions voulu une haute résolution régionale et un modèle tridimensionnel, il aurait fallu faire les calculs sur un supercalculateur pendant dix ans, " dit Rozel.
Dans leur modèle, les chercheurs ont considéré diverses quantités, comme la température, pression, teneur en eau de la roche et sa viscosité, et simulé les processus jusqu'à 100 fois pour tester les paramètres avec différentes valeurs.