Les zircons étudiés par l'équipe de recherche, photographié par cathodoluminescence, une technique qui a permis à l'équipe de visualiser l'intérieur des cristaux à l'aide d'un microscope électronique à balayage spécialisé. Les cernes sur les zircons sont les cavités laissées par le laser qui a été utilisé pour analyser l'âge et la chimie des zircons. Scientifiques dirigés par Michael Ackerson, géologue de recherche au Musée national d'histoire naturelle du Smithsonian, fournir de nouvelles preuves que la tectonique des plaques moderne, une caractéristique déterminante de la Terre et sa capacité unique à soutenir la vie, est apparu il y a environ 3,6 milliards d'années. L'étude, publié le 14 mai dans la revue Geochemical Perspective Letters, utilise des zircons, les plus anciens minéraux jamais trouvés sur Terre, pour se replonger dans le passé ancien de la planète. L'équipe a testé plus de 3, 500 zircons, chacun juste quelques cheveux humains de large, en les faisant exploser avec un laser puis en mesurant leur composition chimique avec un spectromètre de masse. Ces tests ont révélé l'âge et la chimie sous-jacente de chaque zircon. Sur les milliers testés, environ 200 étaient aptes à l'étude en raison des ravages des milliards d'années que ces minéraux ont endurés depuis leur création. Crédit :Michael Ackerson, Smithsonian.
Les scientifiques dirigés par Michael Ackerson, géologue de recherche au Musée national d'histoire naturelle du Smithsonian, fournir de nouvelles preuves que la tectonique des plaques moderne, une caractéristique déterminante de la Terre et sa capacité unique à soutenir la vie, est apparu il y a environ 3,6 milliards d'années.
La Terre est la seule planète connue pour héberger une vie complexe et cette capacité est en partie fondée sur une autre caractéristique qui rend la planète unique :la tectonique des plaques. Aucun autre corps planétaire connu de la science n'a la croûte dynamique de la Terre, qui est divisé en plaques continentales qui se déplacent, se fracturer et se heurter pendant des éons. La tectonique des plaques offre une connexion entre le réacteur chimique de l'intérieur de la Terre et sa surface qui a conçu la planète habitable dont les gens jouissent aujourd'hui, de l'oxygène dans l'atmosphère aux concentrations de dioxyde de carbone régulant le climat. Mais quand et comment la tectonique des plaques a commencé est resté mystérieux, enterré sous des milliards d'années de temps géologique.
L'étude, publié le 14 mai dans la revue Lettres Perspectives Géochimiques , utilise des zircons, les plus anciens minéraux jamais trouvés sur Terre, pour se replonger dans le passé ancien de la planète.
Le plus ancien des zircons de l'étude, qui venait des Jack Hills de l'Australie-Occidentale, avaient environ 4,3 milliards d'années, ce qui signifie que ces minéraux presque indestructibles se sont formés lorsque la Terre elle-même en était à ses balbutiements, seulement environ 200 millions d'années. Avec d'autres zircons anciens collectés dans les Jack Hills couvrant la première histoire de la Terre il y a jusqu'à 3 milliards d'années, ces minéraux fournissent aux chercheurs ce qui se rapproche le plus d'un enregistrement chimique continu du monde naissant.
"Nous reconstruisons comment la Terre est passée d'une boule de roche et de métal en fusion à ce que nous avons aujourd'hui, " Ackerson a dit. "Aucune des autres planètes n'a de continents ou d'océans liquides ou de vie. Dans un sens, nous essayons de répondre à la question de savoir pourquoi la Terre est unique, et nous pouvons répondre à cela dans une certaine mesure avec ces zircons."
Pour regarder des milliards d'années dans le passé de la Terre, Ackerson et l'équipe de recherche ont collecté 15 roches de la taille d'un pamplemousse dans les Jack Hills et les ont réduites en leurs plus petites parties constituantes, les minéraux, en les broyant en sable avec une machine appelée chipmunk. Heureusement, les zircons sont très denses, ce qui les rend relativement faciles à séparer du reste du sable en utilisant une technique similaire à l'orpaillage.
Les Jack Hills de l'Australie occidentale, où les zircons étudiés ont été échantillonnés à partir de 15 roches de la taille d'un pamplemousse collectées par l'équipe de recherche. Des scientifiques dirigés par Michael Ackerson, géologue de recherche au Musée national d'histoire naturelle du Smithsonian, fournir de nouvelles preuves que la tectonique des plaques moderne, une caractéristique déterminante de la Terre et sa capacité unique à soutenir la vie, est apparu il y a environ 3,6 milliards d'années. L'étude, publié le 14 mai dans la revue Geochemical Perspective Letters, utilise des zircons, les plus anciens minéraux jamais trouvés sur Terre, pour se replonger dans le passé ancien de la planète. Crédit :Dustin Trail, Université de Rochester
L'équipe a testé plus de 3, 500 zircons, chacun juste quelques cheveux humains de large, en les faisant exploser avec un laser puis en mesurant leur composition chimique avec un spectromètre de masse. Ces tests ont révélé l'âge et la chimie sous-jacente de chaque zircon. Sur les milliers testés, environ 200 étaient aptes à l'étude en raison des ravages des milliards d'années que ces minéraux ont endurés depuis leur création.
"Déverrouiller les secrets contenus dans ces minéraux n'est pas une tâche facile, " Ackerson a déclaré. "Nous avons analysé des milliers de ces cristaux pour trouver une poignée de points de données utiles, mais chaque échantillon a le potentiel de nous dire quelque chose de complètement nouveau et de remodeler notre compréhension des origines de notre planète."
L'âge d'un zircon peut être déterminé avec une grande précision car chacun contient de l'uranium. La célèbre nature radioactive de l'uranium et son taux de décroissance bien quantifié permettent aux scientifiques d'inverser la durée d'existence du minéral.
La teneur en aluminium de chaque zircon a également intéressé l'équipe de recherche. Les tests sur les zircons modernes montrent que les zircons à haute teneur en aluminium ne peuvent être produits que de manière limitée, qui permet aux chercheurs d'utiliser la présence d'aluminium pour déduire ce qui a pu se passer, géologiquement parlant, au moment où le zircon s'est formé.
Après avoir analysé les résultats des centaines de zircons utiles parmi les milliers testés, Ackerson et ses co-auteurs ont déchiffré une augmentation marquée des concentrations d'aluminium il y a environ 3,6 milliards d'années.
"Ce changement de composition marque probablement le début de la tectonique des plaques de style moderne et pourrait potentiellement signaler l'émergence de la vie sur Terre, " Ackerson a déclaré. "Mais nous devrons faire beaucoup plus de recherches pour déterminer les liens de ce changement géologique avec les origines de la vie."
Un mince, tranche polie d'une roche collectée dans les Jack Hills de l'Australie occidentale. A l'aide d'un microscope spécial équipé de lentilles polarisantes, l'équipe de recherche a pu examiner la structure interne complexe du quartz qui compose la roche, y compris des caractéristiques uniques qui leur ont permis d'identifier les zircons anciens (minéral magenta au centre de l'image en médaillon à contour rouge sur la photo de droite). Scientifiques dirigés par Michael Ackerson, géologue de recherche au Musée national d'histoire naturelle du Smithsonian, fournir de nouvelles preuves que la tectonique des plaques moderne, une caractéristique déterminante de la Terre et sa capacité unique à soutenir la vie, est apparu il y a environ 3,6 milliards d'années. L'étude, publié le 14 mai dans la revue Geochemical Perspective Letters, utilise des zircons, les plus anciens minéraux jamais trouvés sur Terre, pour regarder en arrière dans le passé antique de la planète. Pour regarder des milliards d'années dans le passé de la Terre, Ackerson et l'équipe de recherche ont collecté 15 roches de la taille d'un pamplemousse dans les Jack Hills et les ont réduites en leurs plus petites parties constituantes, les minéraux, en les broyant en sable avec une machine appelée chipmunk. Heureusement, les zircons sont très denses, ce qui les rend relativement faciles à séparer du reste du sable en utilisant une technique similaire à l'orpaillage. Crédit :Michael Ackerson, Smithsonian
La ligne d'inférence qui relie les zircons à haute teneur en aluminium à l'apparition d'une croûte dynamique avec la tectonique des plaques est la suivante :l'une des rares façons pour les zircons à haute teneur en aluminium de se former est de faire fondre des roches plus profondément sous la surface de la Terre.
"Il est vraiment difficile d'obtenir de l'aluminium dans les zircons à cause de leurs liaisons chimiques, " Ackerson a déclaré. "Vous devez avoir des conditions géologiques assez extrêmes."
Ackerson explique que ce signe que les roches fondaient plus profondément sous la surface de la Terre signifiait que la croûte de la planète devenait plus épaisse et commençait à se refroidir, et que cet épaississement de la croûte terrestre était un signe que la transition vers la tectonique des plaques moderne était en cours.
Des recherches antérieures sur le gneiss d'Acasta, vieux de 4 milliards d'années, dans le nord du Canada, suggèrent également que la croûte terrestre s'épaississait et faisait fondre la roche plus profondément à l'intérieur de la planète.
"Les résultats de l'Acasta Gneiss nous donnent plus de confiance dans notre interprétation des zircons Jack Hills, " Ackerson a déclaré. "Aujourd'hui, ces emplacements sont séparés par des milliers de kilomètres, mais ils nous racontent une histoire assez cohérente, c'est-à-dire qu'il y a environ 3,6 milliards d'années, quelque chose d'important à l'échelle mondiale se produisait."
Cette œuvre fait partie de la nouvelle initiative du musée intitulée Our Unique Planet, un partenariat public-privé, qui soutient la recherche sur certaines des questions les plus durables et les plus importantes sur ce qui rend la Terre spéciale. D'autres recherches examineront la source des océans liquides de la Terre et comment les minéraux peuvent avoir contribué à déclencher la vie.
Ackerson a déclaré qu'il espère donner suite à ces résultats en recherchant des traces de vie dans les anciens zircons de Jack Hills et en examinant d'autres formations rocheuses extrêmement anciennes pour voir si elles aussi montrent des signes d'épaississement de la croûte terrestre il y a environ 3,6 milliards d'années.
