La Terre formée de blocs de construction secs et rocheux
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Il y a des milliards d’années, dans le disque géant de poussière, de gaz et de matériaux rocheux qui tournait autour de notre jeune soleil, des corps de plus en plus gros se sont fusionnés pour finalement donner naissance aux planètes, aux lunes et aux astéroïdes que nous voyons aujourd’hui. Les scientifiques tentent toujours de comprendre les processus par lesquels les planètes, y compris notre planète natale, se sont formées. Une façon pour les chercheurs d’étudier la formation de la Terre consiste à examiner les magmas qui remontent des profondeurs de l’intérieur de la planète. Les signatures chimiques de ces échantillons contiennent un enregistrement du moment et de la nature des matériaux qui se sont réunis pour former la Terre – de manière analogue à la façon dont les fossiles nous donnent des indices sur le passé biologique de la Terre.
Maintenant, une étude de Caltech montre que la Terre primitive s’est accumulée à partir de matériaux chauds et secs, indiquant que l’eau de notre planète – le composant crucial pour l’évolution de la vie – doit être arrivée tard dans l’histoire de la formation de la Terre.
L’étude, impliquant une équipe internationale de chercheurs, a été menée dans les laboratoires de François Tissot, professeur adjoint de géochimie et chercheur à l’Institut de recherche médicale du patrimoine ; et Yigang Zhang de l’Université de l’Académie chinoise des sciences. Un article décrivant la recherche paraît dans la revue Les avancées scientifiques. Weiyi Liu, étudiant diplômé de Caltech, est le premier auteur de l’article.
Bien que les humains n’aient aucun moyen de pénétrer à l’intérieur de notre planète, les roches profondes de la terre peuvent naturellement remonter à la surface sous forme de laves. Les magmas parentaux de ces laves peuvent provenir de différentes profondeurs de la Terre, comme le manteau supérieur, qui commence à environ 15 kilomètres sous la surface et s’étend sur environ 680 kilomètres ; ou le manteau inférieur, qui s’étend d’une profondeur de 680 kilomètres jusqu’à la limite noyau-manteau à environ 2 900 kilomètres sous nos pieds. Comme échantillonner différentes couches d’un gâteau – le glaçage, le remplissage, l’éponge – les scientifiques peuvent étudier les magmas provenant de différentes profondeurs pour comprendre les différentes “saveurs” des couches de la Terre : les produits chimiques trouvés à l’intérieur et leurs rapports les uns par rapport aux autres .
Parce que la formation de la Terre n’était pas instantanée et impliquait plutôt des matériaux qui s’accrétaient au fil du temps, des échantillons du manteau inférieur et du manteau supérieur donnent des indices différents sur ce qui s’est passé au fil du temps pendant l’accrétion de la Terre. Dans la nouvelle étude, l’équipe a découvert que la Terre primitive était principalement composée de matériaux secs et rocheux : les signatures chimiques du plus profond de la planète ont montré un manque de soi-disant volatils, qui sont des matériaux facilement évaporés comme l’eau et l’iode. En revanche, les échantillons du manteau supérieur ont révélé une proportion plus élevée de volatils, trois fois supérieure à celle trouvée dans le manteau inférieur. Sur la base de ces rapports chimiques, Liu a créé un modèle qui montrait que la Terre était formée de matériaux chauds, secs et rocheux, et qu’un ajout majeur de volatils essentiels à la vie, y compris l’eau, ne s’était produit que pendant les 15 derniers pour cent (ou moins) de la formation de la Terre. .
L’étude est une contribution cruciale aux théories de la formation des planètes, un domaine qui a subi plusieurs changements de paradigme au cours des dernières décennies et qui est toujours caractérisé par un débat scientifique vigoureux. Dans ce contexte, la nouvelle étude fait des prédictions importantes sur la nature des éléments constitutifs d’autres planètes telluriques – Mercure et Vénus – qui devraient s’être formés à partir de matériaux aussi secs.
“L’exploration spatiale vers les planètes extérieures est vraiment importante car un monde aquatique est probablement le meilleur endroit pour rechercher une vie extraterrestre”, déclare Tissot. “Mais il ne faut pas oublier le système solaire intérieur. Il n’y a pas eu de mission qui ait touché la surface de Vénus depuis près de 40 ans, et il n’y a jamais eu de mission à la surface de Mercure. Nous devons être capables d’étudier ces mondes.” pour mieux comprendre comment les planètes telluriques telles que la Terre se sont formées.”
L’article s’intitule “I/Pu révèle que la Terre est principalement accrétée à partir de planétésimaux différenciés pauvres en matières volatiles”. Outre Liu et Tissot, les co-auteurs sont Zhang de l’Université de l’Académie chinoise des sciences ; Guillaume Avice de l’Université Paris Cité, Institut de physique du globe de Paris ; Zhilin Ye de l’Académie chinoise des sciences ; et Qing-Zhu Yin de l’Université de Californie, Davis. Le financement a été fourni par l’Académie chinoise des sciences, la National Science Foundation, une bourse Packard pour la science et l’ingénierie, le Heritage Medical Research Institute et Caltech.
