Transformer l'un des plus beaux joyaux du monde, les diamants, en l'un des pires gaz à effet de serre, le méthane, ne semble pas une bonne idée. Pourtant, cela s'est produit grâce au travail d'un groupe de chercheurs des universités de Bologne et d'Édimbourg (Royaume-Uni), du Centre national de la recherche scientifique (France) et de HPSTAR (Chine). Ce résultat publié dans Nature Communications n'était pas une erreur de laboratoire maladroite. En fait, cette étude pourrait fournir plus d'informations sur le cycle profond du carbone et la formation d'hydrocarbures par le biais de processus abiotiques (c'est-à-dire sans rapport avec les activités biologiques) dans les profondeurs de la Terre.

Le cycle du carbone de la Terre profonde représente environ 90 % de l'ensemble du cycle du carbone. Malgré cela, à ce jour, le cycle qui se déroule sous la surface de la terre est peu connu. Ce phénomène est crucial pour la vie sur notre planète car il permet au carbone des profondeurs de la Terre de retourner dans l'atmosphère.

"Il est bien connu que la décomposition du méthane peut conduire à la formation de diamants. Ce qui était moins connu jusqu'à présent, c'est que le processus inverse est également possible. Le méthane produit par la réaction entre les diamants et l'hydrogène était la pièce manquante pour une compréhension plus large de la cycle profond du carbone", explique Alberto Vitale Brovarone, professeur au Département d'études biologiques, géologiques et environnementales de l'Université de Bologne et également l'un des auteurs de l'étude.

Le cycle profond du carbone comprend également la formation d'hydrocarbures tels que le méthane à la suite de processus qui n'impliquent pas d'activités biologiques. Cette théorie est discutée depuis plus d'un siècle. Voulant tester cette théorie, les chercheurs sont partis de diamants qui sont essentiellement des gemmes du manteau terrestre composées d'atomes de carbone solides dans une structure cristalline.

Les chercheurs ont utilisé une "cellule à enclume de diamant" qui est un appareil expérimental à haute pression utilisé pour presser deux culets de diamant l'un contre l'autre et reproduire les conditions de pression du manteau supérieur de la Terre, à plus de 70 km de profondeur. Puis, en poussant une atmosphère d'hydrogène pur à 300 °C, les chercheurs ont observé la formation rapide de méthane avec ses molécules composées d'un atome de carbone et de quatre d'hydrogène (CH4).

"Nous avons créé un environnement comparable à celui de la couche externe du manteau terrestre en termes de température et de pression et avons observé que le diamant et l'hydrogène réagissaient facilement en produisant du méthane en quelques secondes", précise Vitale Bovarone. "Cela montre que des hydrocarbures tels que le méthane peuvent se former à des profondeurs abiotiques. Ce phénomène pourrait jouer un rôle clé dans le cycle du carbone de la Terre profonde".

Les chercheurs ont reproduit cette expérience en ajoutant du graphite, qui est également composé de carbone pur, et un matériau carboné semblable au verre. Dans les deux cas, ils ont observé la formation de méthane plus rapidement et plus abondamment par rapport au moment où ils n'utilisaient que des diamants. Ces résultats suggèrent que les matériaux graphitiques à base de carbone peuvent être des réactifs très efficaces et peuvent donc agir comme des sources d'énergie alimentant les réserves de méthane dans le manteau terrestre supérieur.