Une photo de terrain de l'île de la Réunion montre le flanc du Cirque de Cilaos, face à l'océan Indien. Crédit :Bradley Peters.
Des panaches de magma chaud provenant du hotspot volcanique qui a formé l'île de la Réunion dans l'océan Indien s'élèvent d'une source inhabituellement primitive profondément sous la surface de la Terre, selon de nouveaux travaux en La nature de Bradley Peters de Carnegie, Richard Carlson, et Mary Horan avec James Day de la Scripps Institution of Oceanography.
La Réunion marque l'emplacement actuel du point chaud qui, il y a 66 millions d'années, a fait éclater les basaltes de l'inondation des pièges du Deccan, qui couvrent la majeure partie de l'Inde et peuvent avoir contribué à l'extinction des dinosaures. On pense que les basaltes d'inondation et d'autres laves de hotspot proviennent de différentes parties de l'intérieur profond de la Terre que la plupart des volcans à la surface de la Terre et l'étude de ce matériau peut aider les scientifiques à comprendre l'évolution de notre planète natale.
La chaleur du processus de formation de la Terre a provoqué une fonte importante de la planète, conduisant la Terre à se séparer en deux couches lorsque le fer le plus dense s'est enfoncé vers le centre, créant le noyau et laissant le manteau riche en silicate flottant au-dessus.
Au cours des 4,5 milliards d'années d'évolution de la Terre qui ont suivi, les parties profondes du manteau s'élèveraient vers le haut, faire fondre, puis séparer à nouveau par densité, créant la croûte terrestre et modifiant ainsi la composition chimique de l'intérieur de la Terre. Alors que la croûte s'enfonce dans l'intérieur de la Terre - un phénomène qui se produit aujourd'hui le long de la frontière de l'océan Pacifique - le mouvement lent du manteau terrestre agit pour remuer ces matériaux, avec leur chimie distincte, retour dans les profondeurs de la Terre.
Lever de soleil sur le sommet du Piton des Neiges, le volcan éteint de l'île de la Réunion dans l'océan Indien. Crédit :Bradley Peters
Mais tout le manteau n'est pas aussi bien mélangé que ce processus l'indique. Certaines taches plus anciennes existent encore, comme des poches poudreuses dans un bol de pâte à gâteau mal mélangé. L'analyse des compositions chimiques des roches volcaniques réunionnaises indique que leur matière première est différente des autres, parties mieux mélangées du manteau moderne.
En utilisant de nouvelles données isotopiques, l'équipe de recherche a révélé que les laves réunionnaises proviennent de régions du manteau isolées de la plus large, manteau bien mélangé. Ces poches isolées se sont formées dans les dix premiers pour cent de l'histoire de la Terre.
Les isotopes sont des éléments qui ont le même nombre de protons, mais un nombre différent de neutrons. Parfois, le nombre de neutrons présents dans le noyau rend un isotope instable; gagner en stabilité, l'isotope libérera des particules énergétiques dans le processus de désintégration radioactive. Ce processus modifie son nombre de protons et de neutrons et le transforme en un élément différent. Cette nouvelle étude exploite ce processus pour fournir une empreinte digitale de l'âge et de l'histoire de poches de manteau distinctes.
Le samarium-146 est l'un de ces instables, ou radioactif, isotope avec une demi-vie de seulement 103 millions d'années. Il se désintègre en l'isotope néodyme-142. Bien que le samarium-146 était présent lors de la formation de la Terre, il s'est éteint très tôt dans l'enfance de la Terre, ce qui signifie que le néodyme-142 fournit un bon enregistrement de l'histoire la plus ancienne de la Terre, mais aucun enregistrement de la Terre de la période après tout le samarium-146 transformé en néodyme-142. Les différences dans l'abondance du néodyme 142 par rapport aux autres isotopes du néodyme n'ont pu être générées que par des changements dans la composition chimique du manteau qui se sont produits au cours des 500 premiers millions d'années des 4,5 milliards d'années d'histoire de la Terre.
Regardant vers le bas dans un cratère volcanique du Piton de la Fournaise sur l'île de la Réunion avec des cônes volcaniques dormants en arrière-plan. Crédit :Bradley Peters.
Le rapport du néodyme-142 au néodyme-144 dans les roches volcaniques réunionnaises, ainsi que les résultats d'études de mimétisme et de modélisation en laboratoire, indiquent que malgré des milliards d'années de mélange du manteau, Le magma du panache de la Réunion provient probablement d'une poche préservée du manteau qui a subi un changement de composition causé par la fonte à grande échelle du premier manteau terrestre.
Les découvertes de l'équipe pourraient également aider à expliquer l'origine des régions denses juste à la limite du noyau et du manteau appelées grandes provinces à faible vitesse de cisaillement (LLSVP) et zones à ultra-faible vitesse (ULVZ), reflétant la vitesse inhabituellement lente des ondes sismiques lorsqu'elles traversent ces régions du manteau profond. Such regions may be relics of early melting events.
"The mantle differentiation event preserved in these hotspot plumes can both teach us about early Earth geochemical processes and explain the mysterious seismic signatures created by these dense deep-mantle zones, " said lead author Peters.
