Crédits :Shutterstock/Harvepino
Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi la surface de la Terre est séparée en deux mondes distincts :les océans et les vastes étendues de terre ?
Pourquoi la terre et l'eau ne sont-elles pas plus mélangées, formant un paysage de lacs ? Et pourquoi la plupart des terres sont-elles relativement basses et proches du niveau de la mer, rendre les régions côtières vulnérables à la montée des eaux ?
Notre nouvelle recherche révèle les forces fondamentales qui contrôlent la surface de la Terre. Ces résultats aideront les scientifiques à calculer comment les niveaux des terres réagiront à la fonte des calottes glaciaires et à l'élévation du niveau de la mer, conséquence du réchauffement climatique, ainsi que de fournir un aperçu des changements dans la superficie des terres tout au long de l'histoire de notre planète.
Icebergs rocheux
La recherche s'appuie sur les travaux d'un géologue inspirant. En 1855, l'astronome britannique Royal George Biddell Airy a publié ce qui est sans doute l'un des articles scientifiques les plus importants en sciences de la terre, exposant la compréhension de base de ce qui contrôle l'élévation de la surface de la planète.
Airy savait que la forme de la Terre est très similaire à une boule de fluide en rotation, déformé par les forces de rotation de sorte qu'il se gonfle légèrement à l'équateur et s'aplatit aux pôles. Il a conclu que l'intérieur de la Terre doit être semblable à un fluide.
Vue sur le mont Cook/Aoraki, s'élevant à 3724 m au-dessus du niveau de la mer à la tête du lac Pukaki dans l'île du Sud de la Nouvelle-Zélande. La montagne repose sur une croûte d'environ 45 km d'épaisseur. Crédits :Shutterstock/yong922760
Ses mesures de la force de gravité dans les puits de mine ont montré que l'intérieur profond de la Terre doit être beaucoup plus dense que les parties peu profondes.
Airy a alors fait un bond extraordinaire de la pensée scientifique. Il a proposé que la partie extérieure de la Terre, qu'il appelait la croûte, doit être flottant sur le « fluide » sous-jacent.
Une analogie pourrait être un iceberg flottant dans l'eau - pour s'élever au-dessus de la surface, l'iceberg doit avoir de profondes racines glacées.
Appliquant le même principe à la Terre, Airy a proposé que la croûte terrestre ait également des racines semblables à des icebergs, et plus l'altitude de la surface est élevée, plus ces racines doivent être profondes, créant une croûte plus épaisse.
L'idée d'Airy a fourni une explication fondamentale pour les continents et les océans. Il s'agissait respectivement de régions de croûte épaisse et mince. Hautes chaînes de montagnes, comme l'Himalaya ou les Andes, reposaient sur une croûte encore plus épaisse.
Crédits :Shutterstock/Sergey Nivens
Plaques tectoniques
Dans les années 1960, la nouvelle théorie de la tectonique des plaques a introduit une complication. Il a ajouté le concept de plaques tectoniques, qui sont plus froids et plus denses que le manteau plus profond (la couche géologique sous la croûte).
Au cours des deux dernières décennies, les géophysiciens ont enfin dressé une image précise de la croûte des continents.
Nous avons trouvé un résultat surprenant - il semble y avoir peu de relation entre les altitudes moyennes des continents et l'épaisseur de la croûte sous-jacente, sauf que la croûte est beaucoup plus épaisse que sous les océans. La majeure partie du territoire est à quelques centaines de mètres du niveau de la mer, pourtant l'épaisseur de la croûte varie de plus de 20 km.
Alors pourquoi ne voyons-nous pas les différences d'épaisseur de la croûte sous un continent se refléter dans sa forme au-dessus ? Nos recherches montrent que la plaque tectonique épaisse sous-jacente agit comme une ancre, maintenir les altitudes relativement basses même si la croûte flottante veut s'élever plus haut.
Les continents définissent de vastes étendues continues de terres séparées par des océans. La croûte terrestre est beaucoup plus épaisse sous les continents que dans les océans. Crédit :Simon Lamb, Auteur fourni
Nous avons utilisé des mesures de l'épaisseur des plaques tectoniques, récemment déterminé à partir de la vitesse des ondes sismiques. La base des plaques continentales atteint jusqu'à 250 km de profondeur, mais la plupart se situent entre 100 km et 200 km de profondeur.
Nous avons également calculé les densités des différentes couches à partir des variations de la force de gravité. Il était clair que les racines denses des plaques étaient capables d'abaisser la surface de la Terre exactement de la manière nécessaire pour expliquer les élévations réelles.
Un équilibre des forces planétaires
L'Europe et l'Asie ont des altitudes moyennes très similaires d'environ 175 m au-dessus du niveau de la mer. En Asie, la croûte et la plaque tectonique sont plus épaisses que sous le continent européen, mais le poids de l'épaisseur supplémentaire compense la tendance de la croûte plus épaisse à se soulever.
Mais pourquoi y a-t-il autant de terres proches du niveau de la mer ? La réponse est l'érosion. Au cours des temps géologiques, les grands fleuves usent le paysage, transportant des fragments de roche jusqu'à la mer. De cette façon, les rivières réduiront toujours les continents à une altitude proche du niveau de la mer.
Airy a imaginé la croûte comme un iceberg rocheux avec des racines flottantes soutenant la surface. La tectonique des plaques ajoute une racine dense de la plaque qui agit comme une ancre. Crédit :Simon Lamb, Auteur fourni
Les altitudes moyennes des continents sont étonnamment insensibles à leurs épaisseurs crustales moyennes, contrairement à la prédiction d'Airy selon laquelle ils flottent sur le manteau sous-jacent comme des « icebergs » rocheux. Si l'effet de « l'ancrage » profond de la racine dense sous-jacente aux plaques est supprimé, les continents se soulèvent, flottant comme le prédit le principe de l'iceberg, avec une relation linéaire entre l'épaisseur de la croûte et l'élévation. Crédit :Simon Lamb, Auteur fourni
L'Antarctique est trop froid pour que les rivières érodent le paysage. Crédits :Shutterstock/Li Hui Chen
L'Antarctique oriental est l'exception qui confirme la règle. Il est proche du pôle Sud depuis des centaines de millions d'années, avec un climat trop froid pour que les grandes rivières érodent considérablement le paysage.
La croûte a été "protégée" des forces de l'érosion et est en moyenne environ 5 km plus épaisse que tous les autres continents du sud, mais il a une épaisseur de plaque similaire.
Le poids de la vaste calotte glaciaire de l'Antarctique de l'Est pousse le substrat rocheux sous-jacent. Mais si toute la glace fondait, la surface de l'Antarctique oriental rebondirait sur les 10 suivantes, 000 ans environ pour former le continent le plus élevé de tous.
Cette, bien sûr, n'est pas une cause de réconfort dans notre situation climatique actuelle, avec une grande partie de la population mondiale vivant dans les zones côtières.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original. 
