Il y a un mystère dans le passé antique de la Terre, et les indices se trouvent dans les roches désertiques d'Australie et d'autres lieux anciens.

Le siècle dernier a vu des progrès rapides dans notre compréhension de la formation de la Terre, et comment le mouvement des continents à travers la tectonique des plaques continue de façonner nos terres, océans et chaînes de montagnes.

Mais les géologues ne sont pas encore d'accord sur une question importante :à quoi ressemblait la Terre avant la formation des plaques ?

Nouvelle recherche, publié dans la revue Géologie , soutient la théorie selon laquelle la Terre primitive était hautement volcaniquement active, et que des preuves de la transition violente vers la tectonique des plaques sont encore visibles aujourd'hui.

"La géologie est construite sur une idée, uniformitarisme, que nous pouvons étudier les processus géologiques qui se produisent aujourd'hui et les utiliser pour comprendre comment la Terre fonctionne à des échelles de temps de plusieurs millions d'années, " dit le Dr Adam Beall, qui a étudié la dynamique de la Terre primitive au cours de son doctorat. projet à l'Université de Melbourne.

"Cette méthode s'effondre lorsque nous essayons de comprendre la Terre primitive, car il faisait plus chaud et se comportait d'une manière complètement différente. Les géologues ont la tâche difficile d'imaginer comment les plus anciens continents de la Terre se sont formés par des processus que nous ne pouvons plus observer."

"Il y a deux points de vue, " dit le professeur Louis Moresi, de l'École des sciences de la Terre de l'Université de Melbourne.

"L'une est qu'il n'y avait rien de tel qu'avant la tectonique des plaques". Il y avait un nuage de poussière, tu as formé la Terre, et au fur et à mesure qu'il se cristallise et devient solide, vous obtenez immédiatement une forme de tectonique des plaques.

"Et puis l'autre paradigme est que les premiers milliards d'années environ de la Terre ne ressemblaient en rien à la tectonique des plaques moderne."

La Terre est constamment chauffée de l'intérieur par la radioactivité, et cette chaleur doit aller quelque part. Tectonique des plaques, parfois appelée dérive des continents, est la façon dont la planète libère cette chaleur.

"Avec la tectonique des plaques, tout le bassin océanique se retourne, qui met les trucs froids à l'extérieur à l'intérieur et les trucs chauds à l'intérieur à la surface, c'est ainsi que vous obtenez l'énergie, " dit le professeur Moresi.

Les scientifiques s'accordent à dire que la Terre primitive était plus chaude et plus radioactive qu'elle ne l'est aujourd'hui. Donc s'il n'y avait pas de tectonique des plaques, Où est passée toute cette chaleur ?

Les géologues ont cherché ailleurs dans le système solaire une explication alternative.

oh, l'une des 69 lunes de Jupiter, est l'endroit le plus volcaniquement actif du système solaire, et le professeur Moresi dit que cela pourrait être un modèle pour l'ancienne Terre.

"Sur la lune Io, la chaleur intérieure se retourne vers l'extérieur de manière volcanique, de sorte que vous avez simplement ces éruptions de volcans sans fin."

Cette théorie, qui gagne en popularité, s'appelle la "Terre caloduc".

Le professeur Moresi et ses collègues ont construit un modèle informatique open source de la lithosphère, qui recouvre la croûte terrestre et le manteau supérieur, à une profondeur d'environ 200 kilomètres, et c'était l'outil parfait pour modéliser la mort de la Terre Heat-Pipe.

Dr Beall, pendant son doctorat. travail supervisé par le professeur Moresi et en collaboration avec la professeure agrégée Katie Cooper de la Washington State University, utilisé ce programme, appelé Underworld, modéliser la transition de la Terre primitive vers la tectonique des plaques, en se concentrant sur la fine couche de roche solide - appelée "couvercle du caloduc" - qui aurait recouvert la majeure partie de la Terre du caloduc.

Et ce faisant, ils ont peut-être résolu un deuxième mystère géologique :pourquoi y a-t-il des parties de la Terre qui ne sont pas affectées par la tectonique des plaques ?

Alors que la plus grande partie de la croûte terrestre a été constamment écrasée, fondu, soulevé et érodé par l'action de la tectonique des plaques, certaines régions, appelés cratons, n'a pas changé depuis des milliards d'années. Des exemples de ces grands, la plupart des reliefs plats se trouvent en Australie occidentale, le bassin amazonien, Afrique australe et certaines parties du Canada.

"La tectonique des plaques crée une structure massive comme l'Himalaya, mais il finira par s'éroder, " dit le professeur Moresi.

"Et pourtant ces cratons restent là, et ils ne se déforment pas beaucoup, et on peut encore voir l'original, structure vieille de près de quatre milliards d'années à certains endroits."

Certaines parties de l'Australie sont construites à partir de ces anciens cratons, et ils sont la source d'une grande partie de nos richesses minérales, y compris les vastes gisements de minerai de fer en Australie occidentale.

Le professeur Moresi dit que la théorie du caloduc explique comment ces roches se sont formées à l'origine, mais pas pourquoi ils sont si forts.

Des couches épaisses de roche volcanique ont été cartographiées, soutenant l'idée que la croûte cratonique s'est initialement formée à travers de nombreuses éruptions volcaniques. Mais le professeur Moresi dit que ce processus devrait former de fines couches de roche, tandis que les cratons sont très épais, plus de 200 kilomètres.

"Alors ils ont dû se former à une époque où ils pouvaient devenir très épais, et très très fort, " il dit.

"L'épaisseur extrême de ces anciens cratons a été proposée pour la première fois il y a plus de 50 ans, mais personne n'a été capable de résoudre le mystère de pourquoi ils sont si épais, " dit le Dr Beall.

"Il y a quelques années, notre collègue sur ce projet, Professeure agrégée Katie Cooper, a émis l'hypothèse que les cratons s'étaient épaissis alors que la roche froide du manteau s'enfonçait en dessous.

"Une quantité inhabituellement importante de roche du manteau coulant est nécessaire et je me suis demandé si cela pouvait être déclenché par l'initiation de la tectonique des plaques, ce qui aurait été catastrophique et s'est probablement produit à un moment similaire à la formation du craton."

Les chercheurs ont testé cette idée avec le modèle informatique. Dans les simulations, les cratons se forment lors de la transition violente de la tectonique des caloducs à la tectonique des plaques.

"Notre solution est assez simple, " dit le professeur Moresi.

« Lors du passage à la tectonique des plaques, la Terre traverse ce renversement complet. Il a accumulé beaucoup d'énergie pendant un milliard d'années environ, et puis tout est sorti en peu de temps. Et vous pouvez voir dans la vidéo que la roche plate et mince se froisse dans ces zones par ce très fort, renversement impulsif.

"Et ça ne se répète pas, parce qu'une fois que la tectonique des plaques commence, c'est un paradigme différent et vous n'accumulez plus ce stress.

"Donc, en une seule action, vous créez ces roches incroyablement solides qui durent ensuite des milliards d'années."