Alors que des études précédentes avaient soutenu que la croûte terrestre il y a 3,5 milliards d'années ressemblait à ces laves hawaïennes, une nouvelle étude menée par des scientifiques d'UCicago suggère qu'à ce moment-là, une grande partie de celle-ci avait déjà été transformée en roche felsique de couleur plus claire par la tectonique des plaques. Crédit :Université de Chicago
L'histoire de la Terre est écrite dans ses éléments, mais comme les plaques tectoniques glissent et glissent les unes sur les autres au fil du temps, ils brouillent ces preuves et avec elles les secrets de la raison pour laquelle la Terre peut maintenir la vie.
Une nouvelle étude menée par des géochimistes d'UCicago réorganise l'image de la Terre primitive en traçant le chemin de l'élément métallique titane à travers la croûte terrestre à travers le temps. La recherche, publié le 22 septembre dans Science , suggère qu'une action tectonique significative avait déjà eu lieu il y a 3,5 milliards d'années, environ un demi-milliard d'années plus tôt qu'on ne le pense actuellement.
La croûte était autrefois faite de noir uniformément, minéraux mafiques riches en magnésium et en fer. Mais aujourd'hui, la croûte est très différente entre la terre et l'océan :la croûte terrestre est maintenant un felsique de couleur plus claire, riche en silicium et aluminium. Le point auquel ces deux ont divergé est important, puisque la composition des minéraux affecte le flux de nutriments disponibles pour la vie naissante qui lutte pour survivre sur Terre.
"Cette question a été discutée depuis que les géologues ont commencé à penser aux roches, " a déclaré l'auteur principal Nicolas Dauphas, le professeur Louis Block et chef du laboratoire des origines du département des sciences géophysiques et de l'institut Enrico Fermi. "Ce résultat est une surprise et certainement un bouleversement dans cette discussion."
Pour reconstituer l'évolution de la croûte au cours du temps, les géologues examinent souvent un type particulier de roche appelé schiste, composé de minuscules morceaux d'autres roches et minéraux qui sont transportés par l'eau dans les dépôts de boue et comprimés dans la roche. Le seul problème est que les scientifiques doivent ajuster les chiffres pour tenir compte des différents taux d'altération et de transport. "Il y a beaucoup de choses qui peuvent vous salir, " dit Dauphas.
Pour éviter ce problème, Dauphas et son équipe ont examiné le titane dans les schistes au fil du temps. Cet élément ne se dissout pas dans l'eau et n'est pas absorbé par les plantes dans les cycles nutritifs, ils pensaient donc que les données auraient moins de biais avec lesquels lutter.
Ils ont broyé des échantillons de roches de schiste de différents âges du monde entier et vérifié sous quelle forme son titane apparaissait. Les proportions d'isotopes de titane présents devraient changer à mesure que la roche passe de mafique à felsique. Au lieu, ils ont vu peu de changement sur trois milliards et demi d'années, suggérant que la transition doit avoir eu lieu avant cette date.
Ces pics granitiques sont un exemple de roche felsique, créé par la tectonique des plaques. Crédit :Basil Greber
Cela marquerait également le début de la tectonique des plaques, puisque ce processus est censé être nécessaire pour créer de la roche felsique.
"Avec une réponse nulle comme ça, ne voyant aucun changement, il est difficile d'imaginer une explication alternative, " dit Matouš Ptáček, un étudiant diplômé de UChicago qui a co-écrit l'étude.
"Nos résultats peuvent également être utilisés pour suivre la composition moyenne de la croûte continentale au fil du temps, nous permettant d'étudier l'apport de nutriments aux océans il y a 3,5 milliards d'années, " a déclaré Nicolas Greber, le premier auteur de l'article, puis chercheur postdoctoral à UChicago et maintenant à l'Université de Genève.
Le phosphore donne la vie
La question des nutriments est importante pour notre compréhension des circonstances entourant un tournant mystérieux mais crucial appelé le grand événement d'oxygénation. C'est à ce moment que l'oxygène a commencé à émerger en tant que constituant important de l'atmosphère terrestre, provoquant un changement massif sur la planète et permettant à des êtres multicellulaires d'évoluer.
Le flot d'oxygène provenait d'un afflux de micro-organismes photosynthétiques; et à leur tour leur travail a été favorisé par une vague de nutriments dans les océans, en particulier le phosphore. "Le phosphore est le nutriment limitant le plus important dans l'océan moderne. Si vous fertilisez l'océan avec du phosphore, la vie fleurira, " dit Dauphas.
La chronologie du titane suggère que le principal déclencheur de la poussée de phosphore était le changement de la composition de la roche mafique au fil du temps. Alors que la Terre se refroidissait, la roche mafique issue des volcans et des fontes souterraines s'est enrichie en phosphore.
"Nous savons depuis longtemps que la roche mafique a changé avec le temps, mais ce que nous ne savions pas, c'est que leur contribution à la croûte est restée assez constante, " a déclaré Ptáček.
