Les scientifiques rapportent dans la revue Nature que les continents n'ont peut-être pas émergé des océans de la Terre sous la forme de masses continentales stables, caractérisées par une croûte supérieure enrichie en granit. Au contraire, l'exposition de roches fraîches au vent et à la pluie il y a environ 3 milliards d'années a déclenché une série de processus géologiques qui ont finalement stabilisé la croûte, lui permettant de survivre pendant des milliards d'années sans être détruite ou réinitialisée.

Les résultats pourraient représenter une nouvelle compréhension de la manière dont évoluent les planètes potentiellement habitables, semblables à la Terre, ont déclaré les scientifiques.

"Pour créer une planète comme la Terre, vous devez créer une croûte continentale et stabiliser cette croûte", a déclaré Jesse Reimink, professeur adjoint de géosciences à Penn State et auteur de l'étude. "Les scientifiques ont pensé que c'était la même chose :les continents sont devenus stables puis ont émergé au-dessus du niveau de la mer. Mais ce que nous disons, c'est que ces processus sont distincts."

Les cratons s'étendent sur plus de 150 kilomètres, ou 93 miles, de la surface de la Terre jusqu'au manteau supérieur, où ils agissent comme la quille d'un bateau, maintenant les continents flottant au niveau de la mer ou près du niveau de la mer à travers les temps géologiques, ont indiqué les scientifiques.

L'altération peut avoir finalement concentré des éléments producteurs de chaleur comme l'uranium, le thorium et le potassium dans la croûte peu profonde, permettant à la croûte plus profonde de se refroidir et de durcir. Ce mécanisme a créé une couche de roche épaisse et dure qui aurait pu protéger le fond des continents d'une déformation ultérieure – une caractéristique des cratons, ont indiqué les scientifiques.

"La recette pour fabriquer et stabiliser la croûte continentale implique de concentrer ces éléments producteurs de chaleur, qui peuvent être considérés comme de petits moteurs thermiques, très près de la surface", a déclaré Andrew Smye, professeur agrégé de géosciences à Penn State et auteur de l'étude. étude. "Il faut le faire car chaque fois qu'un atome d'uranium, de thorium ou de potassium se désintègre, il libère de la chaleur qui peut augmenter la température de la croûte. La croûte chaude est instable :elle a tendance à se déformer et ne reste pas."

Lorsque le vent, la pluie et les réactions chimiques ont détruit les roches des premiers continents, les sédiments et les minéraux argileux ont été entraînés dans les ruisseaux et les rivières et transportés vers la mer où ils ont créé des dépôts sédimentaires comme des schistes riches en concentrations d'uranium, de thorium et de potassium, le disent les scientifiques.

Les collisions entre plaques tectoniques ont enfoui ces roches sédimentaires profondément dans la croûte terrestre où la chaleur radiogénique dégagée par les schistes a déclenché la fonte de la croûte inférieure. Les fontes flottaient et remontaient vers la croûte supérieure, emprisonnant les éléments producteurs de chaleur dans des roches comme le granit et permettant à la croûte inférieure de se refroidir et de durcir.

On pense que les cratons se sont formés il y a entre 3 et 2,5 milliards d'années, une époque où les éléments radioactifs comme l'uranium se seraient désintégrés à un rythme environ deux fois plus rapide et auraient libéré deux fois plus de chaleur qu'aujourd'hui.

Les travaux soulignent que l'époque à laquelle les cratons se sont formés au début de la Terre du Milieu était particulièrement adaptée aux processus qui auraient pu les conduire à leur stabilité, a déclaré Reimink.

"Nous pouvons considérer cela comme une question d'évolution planétaire", a déclaré Reimink. "L'un des ingrédients clés dont vous avez besoin pour créer une planète comme la Terre pourrait être l'émergence de continents relativement tôt dans sa durée de vie. Parce que vous allez créer des sédiments radioactifs très chauds et qui produiront une couche de croûte continentale très stable. qui vit juste au niveau du niveau de la mer et constitue un environnement idéal pour la propagation de la vie."

Les chercheurs ont analysé les concentrations d'uranium, de thorium et de potassium dans des centaines d'échantillons de roches de la période archéenne, lorsque les cratons se sont formés, pour évaluer la productivité thermique radiogénique sur la base des compositions réelles des roches. Ils ont utilisé ces valeurs pour créer des modèles thermiques de formation de craton.

"Auparavant, les gens ont examiné et pris en compte les effets de l'évolution de la production de chaleur radiogénique au fil du temps", a déclaré Smye. "Mais notre étude relie la production de chaleur basée sur les roches à l'émergence des continents, à la génération de sédiments et à la différenciation de la croûte continentale."

Généralement trouvés à l’intérieur des continents, les cratons contiennent certaines des roches les plus anciennes de la Terre, mais restent difficiles à étudier. Dans les zones tectoniquement actives, la formation d'une ceinture de montagnes pourrait faire remonter à la surface des roches autrefois enfouies profondément sous terre.

Mais les origines des cratons restent profondément souterraines et inaccessibles. Les scientifiques ont déclaré que les travaux futurs impliqueraient d'échantillonner d'anciens intérieurs de cratons et, peut-être, de forer des carottes pour tester leur modèle.

"Ces roches sédimentaires métamorphisées qui ont fondu et produit des granites qui concentrent l'uranium et le thorium sont comme des enregistreurs de vol à boîte noire qui enregistrent la pression et la température", a déclaré Smye. "Et si nous parvenons à déverrouiller ces archives, nous pourrons tester les prédictions de notre modèle concernant la trajectoire de vol de la croûte continentale."