Un vaste océan mondial a peut-être recouvert la Terre primitive au début de l'éon archéen, il y a 4 à 3,2 milliards d'années, un effet secondaire d'avoir un manteau plus chaud qu'aujourd'hui, selon de nouvelles recherches.

Les nouvelles découvertes remettent en question les hypothèses antérieures selon lesquelles la taille de l'océan mondial de la Terre est restée constante au fil du temps et offrent des indices sur la façon dont sa taille a pu changer au cours du temps géologique, selon les auteurs de l'étude.

La plupart des eaux de surface de la Terre se trouvent dans les océans. Mais il y a un deuxième réservoir d'eau profondément à l'intérieur de la Terre, sous forme d'hydrogène et d'oxygène attachés aux minéraux du manteau.

Une nouvelle étude en AGU Avances , qui publie à fort impact, recherche et commentaires en libre accès dans les sciences de la Terre et de l'espace, estime la quantité d'eau que le manteau pourrait potentiellement contenir aujourd'hui et la quantité d'eau qu'il aurait pu stocker dans le passé.

Les résultats suggèrent que, puisque la Terre primitive était plus chaude qu'elle ne l'est aujourd'hui, son manteau peut avoir contenu moins d'eau parce que les minéraux du manteau retiennent moins d'eau à des températures plus élevées. En supposant que le manteau a actuellement plus de 0,3 à 0,8 fois la masse de l'océan, un océan de surface plus large aurait pu exister au début de l'Archéen. À ce moment-là, le manteau était d'environ 1, 900-3, 000 degrés Kelvin (2, 960-4, 940 degrés Fahrenheit), par rapport à 1, 600-2, 600 degrés Kelvin (2, 420-4, 220 degrés Fahrenheit) aujourd'hui.

Si la Terre primitive avait un océan plus grand qu'aujourd'hui, qui aurait pu altérer la composition de l'atmosphère primitive et réduire la quantité de lumière solaire réfléchie dans l'espace, selon les auteurs. Ces facteurs auraient affecté le climat et l'habitat qui ont soutenu la première vie sur Terre.

"Il est parfois facile d'oublier que l'intérieur profond d'une planète est en fait important pour ce qui se passe avec la surface, " a déclaré Rebecca Fischer, un physicien des minéraux à l'Université Harvard et co-auteur de la nouvelle étude. "Si le manteau ne peut contenir qu'une quantité d'eau limitée, ça doit aller ailleurs, donc ce qui se passe à des milliers de kilomètres sous la surface peut avoir des implications assez importantes."

Le niveau de la mer de la Terre est resté assez constant au cours des 541 millions d'années. Les niveaux de la mer du début de l'histoire de la Terre sont plus difficiles à estimer, cependant, parce que peu de preuves ont survécu de l'éon archéen. Au fil du temps géologique, l'eau peut se déplacer de la surface de l'océan vers l'intérieur grâce à la tectonique des plaques, mais la taille de ce flux d'eau n'est pas bien comprise. En raison de ce manque d'informations, les scientifiques avaient supposé que la taille globale des océans restait constante au cours du temps géologique.

Dans la nouvelle étude, co-auteur Junjie Dong, un physicien des minéraux à l'Université Harvard, développé un modèle pour estimer la quantité totale d'eau que le manteau terrestre pourrait potentiellement stocker en fonction de sa température. Il a incorporé les données existantes sur la quantité d'eau que les différents minéraux du manteau peuvent stocker et a examiné lequel de ces 23 minéraux se serait produit à différentes profondeurs et à différentes époques dans le passé de la Terre. Lui et ses co-auteurs ont ensuite lié ces estimations de stockage au volume de l'océan de surface alors que la Terre se refroidissait.

Jun Korenaga, un géophysicien de l'Université de Yale qui n'était pas impliqué dans la recherche, a déclaré que c'était la première fois que des scientifiques reliaient les données de physique minérale sur le stockage de l'eau dans le manteau à la taille de l'océan. "Cette connexion n'a jamais été évoquée dans le passé, " il a dit.

Dong et Fischer soulignent que leurs estimations de la capacité de stockage d'eau du manteau comportent de nombreuses incertitudes. Par exemple, les scientifiques ne comprennent pas tout à fait combien d'eau peut être stockée dans la bridgmanite, le principal minéral du manteau.

Les nouvelles découvertes mettent en lumière la façon dont l'océan mondial a pu changer au fil du temps et peuvent aider les scientifiques à mieux comprendre les cycles de l'eau sur Terre et sur d'autres planètes, ce qui pourrait être précieux pour comprendre où la vie peut évoluer.

"Il est certainement utile de savoir quelque chose de quantitatif sur l'évolution du bilan hydrique mondial, " a déclaré Suzan van der Lee, un sismologue de la Northwestern University qui n'a pas participé à l'étude. "Je pense que c'est important pour les sismologues sérieux comme moi, qui font l'imagerie de la structure actuelle du manteau et estiment sa teneur en eau, mais c'est aussi important pour les personnes qui recherchent des exoplanètes aquifères et qui demandent d'où vient notre eau."

Dong et Fischer utilisent maintenant la même approche pour calculer la quantité d'eau pouvant être retenue à l'intérieur de Mars.

"Aujourd'hui, Mars a l'air très froid et sec, ", a déclaré Dong. "Mais de nombreuses preuves géochimiques et géomorphologiques suggèrent que Mars primitif aurait pu contenir de l'eau à la surface - et même un petit océan - donc il y a beaucoup d'intérêt à comprendre le cycle de l'eau sur Mars."