« Le mécanisme qui a fait couler la croûte altérée par l'eau de mer dans le manteau a fonctionné il y a plus de 3,3 milliards d'années. Cela signifie qu'un cycle global de la matière, qui sous-tend la tectonique des plaques moderne, a été établi au cours du premier milliard d'années de l'existence de la Terre, et l'excès d'eau dans la zone de transition du manteau provenait de l'ancien océan à la surface de la planète, " a déclaré le chef de projet et co-auteur de l'article Alexander Sobolev, membre de l'Académie des sciences de Russie (RAS) et docteur en sciences géologiques et minéralogiques, professeur à l'Institut Vernadsky de géochimie et de chimie analytique de l'Académie des sciences de Russie.

La croûte terrestre est constituée de gros blocs en mouvement continu appelés plaques tectoniques. Des montagnes sont produites lorsque ces plaques entrent en collision et s'élèvent, et le choc des collisions conduit à des tremblements de terre et des tsunamis. Ces plaques se déplacent très activement sous l'Océan Mondial :ancienne croûte océanique, y compris les minéraux qui ont absorbé l'eau de mer, s'enfonce profondément dans le manteau terrestre. Une partie de cette eau est à nouveau libérée sous l'effet des températures élevées et joue un rôle dans les éruptions volcaniques, comme celles qui se produisent au Kamchatka, les îles Kouriles et le Japon. L'eau qui reste dans les minéraux de la croûte océanique à des températures plus élevées continue de descendre dans le manteau profond et s'accumule à une profondeur de 410-660 km dans la structure des minéraux wadsleyite et ringwoodite et des modifications à haute pression de l'olivine (silicate de fer magnésium ), le principal minéral du manteau. Des expériences ont montré que ces minéraux peuvent contenir des quantités importantes d'eau et de chlore. C'est ainsi que la plus grande partie de l'océan mondial a pu être "pompée" à l'intérieur de la planète au cours des milliards d'années de son existence.

Ce processus n'est qu'une partie du cycle global de la matière terrestre, qui s'appelle convection et sous-tend la tectonique des plaques, une caractéristique qui distingue notre planète de tous les autres corps du système solaire. De nombreux scientifiques étudient ce mécanisme, essayer de comprendre à quelle étape de l'histoire de la Terre il est apparu.

Afin d'étudier le manteau de notre planète et d'enquêter sur sa composition, les géochimistes (scientifiques spécialisés dans la composition chimique de la Terre et les processus de formation des roches) utilisent des échantillons de roches volcaniques constituées de magma solidifié du manteau. Il s'agit d'une masse fondue de silicate enrichie en composants volatils, comme l'eau, gaz carbonique, chlore et soufre. Il existe différents types de magma :les scientifiques utilisent couramment de la lave basaltique (d'une température d'environ 1200°C), mais du magma komatiitique, qui a éclaté au début de l'histoire de la Terre, est plus chaud (à 1500-1600°C). Il peut aider à décrire l'évolution des couches internes de la Terre, car il correspond mieux à la composition du manteau.

Les komatiites sont un type de roche volcanique qui s'est formée à partir de magma komatiitique il y a des milliards d'années et dont la composition a radicalement changé au cours des époques intermédiaires. Il ne fournit plus d'informations sur la teneur en composants volatils, comme l'eau et le chlore. Mais ces roches contiennent encore des vestiges du minéral magmatique olivine, qui a piégé les inclusions de magma solidifié pendant le processus de cristallisation et les a protégées des changements ultérieurs. De telles inclusions, quelques dizaines de microns de diamètre, conserver des informations détaillées sur la composition des fontes komatiitiques, y compris la teneur en eau et en chlore et la composition isotopique de l'hydrogène. Afin d'extraire ces informations, les inclusions de magma solidifié doivent être chauffées à un point de fusion naturel supérieur à 1500°C puis immédiatement trempées pour produire du verre trempé clair qui pourra ensuite être utilisé pour des analyses chimiques.

En 2016, un groupe international dirigé par des scientifiques de l'Institut Vernadsky de géochimie et de chimie analytique a étudié le magma komatiitique de la ceinture de roches vertes de l'Abitibi au Canada, qui a 2,7 milliards d'années. Les ceintures de roches vertes sont des territoires constitués de roches magmatiques contenant des minéraux verdâtres. Il s'agit du premier article publié par l'équipe dans La nature dans le cadre du projet soutenu par la subvention de la Fondation russe pour la science. À ce moment-là, les scientifiques ont collecté des données initiales sur la teneur en eau et en divers éléments labiles, comme le chlore, plomb et baryum, dans la zone de transition entre les couches supérieure et inférieure du manteau à une profondeur de 410-660 km, ce qui les a amenés à émettre l'hypothèse qu'il existait autrefois un ancien réservoir d'eau souterraine comparable en masse à l'océan mondial actuel. Les scientifiques pensent qu'une telle quantité d'eau s'est accumulée aux premiers stades du développement de la Terre.

"Dans le nouvel article, nous avons présenté des données géochimiques indiquant que le cycle d'immersion globale de la croûte océanique dans le manteau a commencé beaucoup plus tôt que la plupart des experts ne le pensaient, et il aurait pu fonctionner dès le premier milliard d'années de l'histoire de la Terre, " a noté Alexandre Sobolev.

Au cours des travaux, les scientifiques ont à nouveau étudié la composition du magma de komatiite, mais d'origine différente :il a été collecté dans la ceinture de roches vertes de Barberton en Afrique du Sud, qui a 3,3 milliards d'années. Le magma a été chauffé à l'aide d'un appareil spécialisé à haute température pouvant supporter des températures allant jusqu'à 1700°C. Les géochimistes ont découvert que le réservoir contenant de l'eau profonde précédemment découvert était déjà présent dans le manteau terrestre à l'ère paléoarchéenne, 600 millions d'années plus tôt que prévu dans l'étude précédente.