Quand et comment la surface de la Terre a évolué à partir d'un bouillie primordiale dans une planète rocheuse continuellement refait surface par la tectonique des plaques restent quelques-unes des plus grandes questions sans réponse dans la recherche en sciences de la Terre. Maintenant une nouvelle étude, Publié dans Géologie , suggère que cette transition terrestre pourrait en fait avoir été déclenchée par des impacts extraterrestres.

"Nous avons tendance à considérer la Terre comme un système isolé, où seuls les processus internes comptent, " dit Craig O'Neill , directeur du Centre de recherche planétaire de l'Université Macquarie. "De plus en plus, bien que, nous voyons l'effet de la dynamique du système solaire sur le comportement de la Terre."

Des simulations de modélisation et des comparaisons avec des études d'impact lunaire ont révélé qu'après l'accrétion de la Terre il y a environ 4,6 milliards d'années, Des impacts bouleversants ont continué à façonner la planète pendant des centaines de millions d'années. Bien que ces événements semblent s'être atténués avec le temps, des lits de sphérules - des couches distinctives de particules rondes condensées à partir de roches vaporisées lors d'un impact extraterrestre - trouvés en Afrique du Sud et en Australie suggèrent que la Terre a connu une période de bombardement intense il y a environ 3,2 milliards d'années, à peu près au même moment où les premières indications de la tectonique des plaques apparaissent dans les archives rocheuses.

Cette coïncidence a amené O'Neill et les co-auteurs Simone Marchi, William Bottke, et Roger Fu à se demander si ces circonstances pouvaient être liées. "Des études de modélisation de la première Terre suggèrent que des impacts très importants - plus de 300 km de diamètre - pourraient générer une anomalie thermique significative dans le manteau, " dit O'Neill. Cela semble avoir suffisamment altéré la flottabilité du manteau pour créer des upwellings qui, selon O'Neill, "pourrait directement conduire la tectonique."

Mais les rares preuves trouvées à ce jour depuis l'Archéen - la période s'étendant sur 4,0 à 2,5 milliards d'années - suggèrent que la plupart des impacts plus petits, de moins de 100 km de diamètre, se sont produits pendant cet intervalle. Pour déterminer si ces collisions plus modestes étaient encore assez importantes et fréquentes pour déclencher une tectonique globale, les chercheurs ont utilisé des techniques existantes pour étendre l'enregistrement des impacts de l'archéen moyen, puis ont développé des simulations numériques pour modéliser les effets thermiques de ces impacts sur le manteau terrestre.

Les résultats indiquent qu'à l'Archéen moyen, Des impacts de 100 kilomètres de large (environ 30 km de plus que le cratère beaucoup plus jeune de Chixculub) étaient capables d'affaiblir la rigidité de la Terre, couche la plus externe. Cette, dit O'Neill, aurait pu agir comme un déclencheur de processus tectoniques, surtout si l'extérieur de la Terre était déjà « apprêté » pour la subduction.

« Si la lithosphère avait la même épaisseur partout, de tels impacts auraient peu d'effet, " déclare O'Neill. Mais pendant l'Archéen moyen, il dit, la planète s'était suffisamment refroidie pour que le manteau s'épaississe à certains endroits et s'amincisse à d'autres. La modélisation a montré que si un impact se produisait dans une zone où ces différences existaient, cela créerait un point de faiblesse dans un système qui avait déjà un grand contraste de flottabilité et déclencherait finalement des processus tectoniques modernes.

"Notre travail montre qu'il existe un lien physique entre l'histoire de l'impact et la réponse tectonique à peu près au moment où la tectonique des plaques a été suggérée comme ayant commencé, " dit O'Neill. " Les processus qui sont assez marginaux aujourd'hui, comme l'impact, ou, dans une moindre mesure, volcanisme, a activement conduit les systèmes tectoniques sur la Terre primitive, " dit-il. " En examinant les implications de ces processus, nous pouvons commencer à explorer comment la Terre habitable moderne est née."