Une coupe transversale artistique à travers la formation de la croûte il y a environ 3 à 4 milliards d'années. La présence ou l'absence de tectonique des plaques pendant cette période est un sujet de débat scientifique vigoureux. Une étude menée par des géologues de Harvard a trouvé des preuves que la croûte s'est déplacée rapidement sur la surface de la Terre dans un passé lointain, une caractéristique de la tectonique des plaques moderne. Cela suggère que le mouvement des plaques aurait pu être un processus significatif au début de l'histoire de la Terre. Crédit :Alec Brenner, Université de Harvard
Une question persistante en géologie est de savoir quand les plaques tectoniques de la Terre ont commencé à pousser et à tirer dans un processus qui a aidé la planète à évoluer et à façonner ses continents en ceux qui existent aujourd'hui. Certains chercheurs pensent que cela s'est produit il y a environ quatre milliards d'années, tandis que d'autres pensent qu'il était plus proche d'un milliard.
Une équipe de recherche dirigée par des chercheurs de Harvard a recherché des indices dans des roches anciennes (plus de 3 milliards d'années) d'Australie et d'Afrique du Sud, et a découvert que ces plaques se déplaçaient il y a au moins 3,2 milliards d'années sur la Terre primitive. Dans une partie du craton de Pilbra en Australie occidentale, l'un des plus anciens morceaux de la croûte terrestre, les scientifiques ont trouvé une dérive latitudinale d'environ 2,5 centimètres par an, et daté le mouvement à 3,2 milliards d'années.
Les chercheurs pensent que ce changement est la première preuve que le mouvement des plaques de type moderne s'est produit il y a entre deux et quatre milliards d'années. Cela ajoute à la recherche croissante que le mouvement tectonique s'est produit sur la Terre primitive. Les résultats sont publiés dans Avancées scientifiques .
"Essentiellement, il s'agit d'un élément de preuve géologique pour étendre l'enregistrement de la tectonique des plaques sur Terre plus loin dans l'histoire de la Terre, " a déclaré Alec Brenner, l'un des principaux auteurs de l'article et membre du Paleomagnetics Lab de Harvard. « Sur la base des preuves que nous avons trouvées, il semble que la tectonique des plaques soit un processus beaucoup plus susceptible de s'être produit sur la Terre primitive et cela plaide en faveur d'une Terre qui ressemble beaucoup plus à celle d'aujourd'hui que beaucoup de gens ne le pensent."
La tectonique des plaques est la clé de l'évolution de la vie et du développement de la planète. Aujourd'hui, l'enveloppe extérieure de la Terre se compose d'environ 15 blocs rigides de croûte. Sur eux se trouvent les continents et les océans de la planète. Le mouvement de ces plaques a façonné l'emplacement des continents. Il a aidé à en former de nouveaux et a créé des reliefs uniques comme des chaînes de montagnes. Il a également exposé de nouvelles roches à l'atmosphère, qui a conduit à des réactions chimiques qui ont stabilisé la température de surface de la Terre sur des milliards d'années. Un climat stable est crucial pour l'évolution de la vie.
Le moment où les premiers changements se sont produits a longtemps fait l'objet d'un débat considérable en géologie. Toute information qui l'éclaire est précieuse. L'étude, publié le jour de la Terre, aide à combler certaines lacunes. Il suggère également vaguement les premières formes de vie développées dans un environnement plus modéré.
Une carte géologique du craton de Pilbara en Australie occidentale. Les roches exposées ici vont de 2,5 à 3,5 milliards d'années, offrant une fenêtre unique bien préservée sur le passé profond de la Terre. Les auteurs de l'étude ont passé deux saisons sur le terrain dans les laves d'échantillonnage de Pilbara (représentées en vert) datées d'il y a 3,2 milliards d'années. Pour l'échelle, l'image fait environ 500 kilomètres de diamètre, couvrant approximativement la même superficie que l'État de Pennsylvanie. Crédit :Alec Brenner, Université de Harvard. Données cartographiques du Geological Survey of Western Australia.
"Nous essayons de comprendre les principes géophysiques qui animent la Terre, " dit Roger Fu, l'un des auteurs principaux de l'article et professeur adjoint de sciences de la Terre et des planètes à la Faculté des arts et des sciences. "La tectonique des plaques fait circuler les éléments nécessaires à la vie dans la Terre et hors de celle-ci."
La tectonique des plaques aide les planétologues à comprendre les mondes au-delà de celui-ci, trop.
"Actuellement, La Terre est le seul corps planétaire connu qui a une tectonique des plaques solidement établie de toute sorte, " dit Brenner, un étudiant de troisième année à la Graduate School of Arts and Sciences. « Il nous incombe vraiment, alors que nous recherchons des planètes dans d'autres systèmes solaires, de comprendre l'ensemble des processus qui ont conduit à la tectonique des plaques sur Terre et quelles forces motrices se sont produites pour l'initier. la tectonique des plaques se produira sur d'autres mondes, surtout compte tenu de tous les liens entre la tectonique des plaques, l'évolution de la vie et la stabilisation du climat."
Pour l'étude, les membres du projet se sont rendus au Pilbara Craton en Australie occidentale. Un craton est un primordial, épais, et morceau de croûte très stable. Ils se trouvent généralement au milieu des plaques tectoniques et sont les anciens cœurs des continents de la Terre.
Cela en fait l'endroit naturel où aller pour étudier la Terre primitive. Le craton de Pilbara s'étend sur environ 300 miles de diamètre, couvrant approximativement la même superficie que l'État de Pennsylvanie. Les roches se sont formées il y a 3,5 milliards d'années.
En 2017, Fu et Brenner ont prélevé des échantillons d'une partie appelée le basalte de Honeyeater. Ils ont foré dans les roches là-bas et ont prélevé des échantillons de carottes d'environ un pouce de large.
Pr Roger Fu, un auteur de l'étude, pose sur un affleurement du basalte de Honeyeater dans le craton de Pilbara en Australie occidentale. Les laves anciennes exposées ici ont montré aux auteurs de l'étude que le craton de Pilbara s'est déplacé à la surface de la Terre il y a environ 3,2 milliards d'années. Crédit :Alec Brenner, Université de Harvard.
Ils ont ramené les échantillons au laboratoire de Fu à Cambridge, où ils ont placé les échantillons dans des magnétomètres et des équipements de démagnétisation. Ces instruments leur ont raconté l'histoire magnétique de la roche. Le plus vieux, Le morceau le plus stable de cette histoire est, espérons-le, lorsque la roche s'est formée. Dans ce cas, c'était il y a 3,2 milliards d'années.
L'équipe a ensuite utilisé leurs données et celles d'autres chercheurs, qui ont démagnétisé des roches dans les environs, à ce jour lorsque les roches se sont déplacées d'un point à un autre. Ils ont trouvé une dérive de 2,5 centimètres par an.
Les travaux de Fu et Brenner diffèrent de la plupart des études car les scientifiques se sont concentrés sur la mesure de la position des roches au fil du temps, tandis que d'autres travaux ont tendance à se concentrer sur les structures chimiques des roches qui suggèrent un mouvement tectonique.
Les chercheurs ont utilisé le roman Quantum Diamond Microscope pour confirmer leurs découvertes d'il y a 3,2 milliards d'années. Le microscope image les champs magnétiques et les particules d'un échantillon. Il a été développé en collaboration entre des chercheurs de Harvard et du MIT.
Dans le journal, les chercheurs soulignent qu'ils n'ont pas été en mesure d'exclure un phénomène appelé "vraie errance polaire". Il peut également provoquer un déplacement de la surface de la Terre. Leurs résultats penchent davantage vers le mouvement tectonique des plaques en raison de l'intervalle de temps de ce mouvement géologique.
Fu et Brenner prévoient de continuer à analyser les données du craton de Pilbara et d'autres échantillons du monde entier lors de futures expériences. L'amour du plein air les anime tous les deux, de même qu'un besoin académique de comprendre l'histoire planétaire de la Terre.
"Cela fait partie de notre patrimoine, " a déclaré Brenner.
