Dieu merci pour la croûte terrestre :c'est, après tout, ce solide, couche la plus externe de notre planète qui supporte tout ce qui se trouve au-dessus d'elle.

Mais une grande partie de ce qui se passe sous cette couche reste un mystère, y compris le sort des sections de croûte qui disparaissent de nouveau dans la Terre. Maintenant, une équipe de géochimistes basée au laboratoire national de champ magnétique élevé de l'université d'État de Floride a découvert des indices clés sur l'endroit où ces roches se cachaient.

Les chercheurs ont fourni de nouvelles preuves que, alors que la plus grande partie de la croûte terrestre est relativement nouvelle, un petit pourcentage est en fait composé d'anciens morceaux qui ont sombré il y a longtemps dans le manteau puis ont refait surface plus tard. Ils ont également trouvé, en fonction de la quantité de cette croûte "recyclée", que la planète a produit de la croûte de manière constante depuis sa formation il y a 4,5 milliards d'années, une image qui contredit les théories dominantes.

Leurs recherches sont publiées dans la revue Avancées scientifiques .

"Comme le saumon retournant vers ses frayères, une partie de la croûte océanique retourne à son terreau, les crêtes volcaniques où naît la croûte fraîche, " a déclaré le co-auteur Munir Humayun, géochimiste du MagLab et professeur au Département de la Terre de l'État de Floride, Sciences de l'océan et de l'atmosphère (EOAS). "Nous avons utilisé une nouvelle technique pour montrer que ce processus est essentiellement une boucle fermée, et cette croûte recyclée est répartie de manière inégale le long des crêtes."

En plus de Humayun, l'équipe de recherche comprenait Shuying Yang, chercheur postdoctoral au MagLab, auteur principal sur le papier, et le directeur du groupe de géochimie MagLab et président de l'EOAS, Vincent Salters.

La croûte océanique de la Terre se forme lorsque la roche du manteau fond près des fissures entre les plaques tectoniques le long des crêtes volcaniques sous-marines, donnant du basalte. Au fur et à mesure que la nouvelle croûte est faite, il repousse l'ancienne croûte de la crête vers les continents, comme un tapis roulant super lent. Finalement, il atteint des zones appelées zones de subduction, où il est forcé sous une autre plaque et englouti dans la Terre.

Les scientifiques ont longtemps théorisé sur ce qui arrive à la croûte subductée après avoir été réabsorbée dans le chaud, environnement à haute pression du manteau de la planète. Il pourrait s'enfoncer plus profondément dans le manteau et s'y installer, ou remonter à la surface en panaches, ou tourbillonner à travers le manteau, comme des brins de chocolat à travers un gâteau marbré jaune. Une partie de ce "chocolat" pourrait éventuellement monter, refondre au niveau des dorsales médio-océaniques, et former une nouvelle roche pour une autre mission de plusieurs millions d'années au fond de la mer.

Cette nouvelle preuve soutient la théorie du « gâteau de marbre ».

Les scientifiques avaient déjà vu des indices étayant la théorie. Quelques basaltes récoltés sur les dorsales médio-océaniques, appelés basaltes enrichis, avoir un pourcentage plus élevé de certains éléments qui ont tendance à s'infiltrer du manteau dans la fonte à partir de laquelle le basalte est formé ; autres, appelés basaltes appauvris, avait des niveaux beaucoup plus bas.

Pour faire la lumière sur le mystère de la croûte en voie de disparition, l'équipe a analysé chimiquement 500 échantillons de basalte prélevés dans 30 régions des dorsales océaniques. Certains se sont enrichis, certains étaient épuisés et d'autres se situaient entre les deux.

Tôt, l'équipe a découvert que les proportions relatives de germanium et de silicium étaient plus faibles dans les fontes de croûte recyclée que dans le basalte « vierge » émergeant de la roche du manteau fondue. Ils ont donc développé une nouvelle technique qui utilisait ce rapport pour identifier une empreinte chimique distincte pour la croûte subductée.

Ils ont conçu une méthode précise pour mesurer ce rapport à l'aide d'un spectromètre de masse au MagLab. Ensuite, ils ont calculé les chiffres pour voir comment ces ratios différaient entre les 30 régions échantillonnées, s'attendant à voir des variations qui éclaireraient leurs origines.

Au début, l'analyse n'a rien révélé d'important. Concerné, Yang, doctorant à l'époque, consulté son conseiller. Humayun a suggéré d'examiner le problème sous un angle plus large :plutôt que de comparer les basaltes de différentes régions, ils pouvaient comparer les basaltes enrichis et appauvris.

Après avoir rapidement redéfini les données, Yang était ravi de voir des différences claires entre ces groupes de basaltes.

"J'étais très heureuse, " se souvient Yang, auteur principal sur le papier. "Je pensais, « Je pourrai obtenir mon diplôme ! »

L'équipe avait détecté des rapports germanium/silicium plus faibles dans les basaltes enrichis - l'empreinte chimique de la croûte recyclée - dans toutes les régions qu'ils ont échantillonnées, montrant sa propagation semblable à un gâteau de marbre dans tout le manteau. Essentiellement, ils ont résolu le mystère de la croûte en voie de disparition.

C'était une leçon à manquer la forêt pour les arbres, dit Humayun.

"Parfois tu regardes de trop près, avec le nez dans les données, et vous ne pouvez pas voir les motifs, " dit-il. " Alors tu recules et tu pars, 'Ouah !'"

En creusant plus profondément dans les modèles qu'ils ont trouvés, les scientifiques ont découvert plus de secrets. Sur la base des quantités de basaltes enrichis détectés sur les dorsales médio-océaniques mondiales, l'équipe a pu calculer qu'environ 5 à 6 pour cent du manteau terrestre est constitué de croûte recyclée, un chiffre qui jette un nouvel éclairage sur l'histoire de la planète en tant qu'usine à croûte. Les scientifiques savaient que la Terre expulse la croûte au rythme de quelques centimètres par an. Mais l'a-t-il fait de manière cohérente tout au long de son histoire ?

Leur analyse, Humayun a dit, indique que, "Les taux de formation de la croûte ne peuvent pas avoir été radicalement différents de ce qu'ils sont aujourd'hui, ce qui n'est pas ce à quoi personne s'attendait."