Science

Il y a un océan dans les profondeurs de la Terre

À des centaines de kilomètres sous la surface terrestre, il y a de l'eau. Beaucoup d'eau.

par Jason Koebler
27 Septembre 2016, 5:00am

Dans une découverte qui s'apparente à un chapitre de Voyage au centre de la Terre, la composition chimique d'une petite pierre précieuse extrêmement rare laisse penser aux chercheurs qu'il existe des océans situés à des centaines de kilomètres sous la surface terrestre.

La pierre en question s'appelle la ringwoodite, et elle se forme quand l'olivine, un matériau présent en abondance dans le manteau terrestre, est soumise à des pressions élevées ; quand elle se trouve dans un environnement moins pressurisé, elle se retransforme en olivine. Elle avait déjà été observée sur des météorites et créée artificiellement en laboratoire, mais jusqu'à récemment, on n'en avait jamais trouvé dans un prélèvement du manteau terrestre.

L'expert en diamants Graham Pearson, de l'Université de l'Alberta, est tombé sur un petit morceau de diamant brun de 3 millimètres de long, trouvé au Brésil et apparemment sans aucune valeur, alors qu'il cherchait d'autres types de minéraux. À l'intérieur de ce diamant, son équipe et lui ont découvert de la ringwoodite - et se sont aperçus qu'environ 1,5% du poids de la ringwoodite consistait en de l'eau emprisonnée. Leurs découvertes ont été publiées dans Nature.

Évidemment, cette eau n'a pas pu apparaître par magie et, en analysant la pierre, Pearson est parvenu à la conclusion qu'il y avait de l'eau enfouie loin sous la surface de la Terre - beaucoup d'eau.

La découverte "confirme les prédictions issues d'expériences menées en laboratoire selon lesquelles un réservoir d'eau équivalent à l'ensemble des océans se cache dans les profondeurs du manteau terrestre", d'après une analyse de la découverte de Pearson par Hans Keppler, de l'Université de Bayreuth en Allemagne.

La croûte terrestre, y compris le fond des océans, atteint des profondeurs d'environ 100 kilomètres. En-dessous, on trouve le manteau supérieur, qui s'étend sur 300 kilomètres. Et c'est dans la zone de transition entre le manteau supérieur et le manteau inférieur, entre 410 et 660 kilomètres sous la surface de la Terre, que s'est formé le morceau de ringwoodite que les chercheurs ont trouvé.

Les scientifiques ont longtemps ignoré ce qui se trouvait réellement dans la zone de transition. On sait que le manteau supérieur est essentiellement constitué d'olivine, et, comme le dit Keppler, les scientifiques pensent depuis longtemps que la Terre abrite des réservoirs d'eau loin sous sa surface. Mais ils n'étaient pas certains que de l'eau puisse se trouver aussi profond dans la zone de transition, entre les manteaux supérieur et inférieur.

Image: University of Alberta

La découverte de Pearson change tout cela. Dans l'article, il affirme qu'il y a deux explications possibles à la présence d'eau à l'intérieur de la ringwoodite.

"La première hypothèse, c'est que l'eau contenue dans la ringwoodite est héritée d'un fluide de formation de diamant aqueux, duquel l'eau est apparue au cours d'une phase syngénétique. Dans ce modèle, le fluide aqueux proviendrait de la zone de transition, car rien n'indique que le manteau inférieur contienne une quantité importante d'eau", écrit-il. En gros, la pression extrême et la composition chimique des matériaux à de telles profondeurs font apparaître spontanément de l'eau.

"L'autre hypothèse, c'est que la ringwoodite soit 'protogénétique', c'est-à-dire qu'elle était présente avant d'être emprisonnée dans la pierre et que sa composition reflète celle de la zone de transition", écrit Pearson. Dans ce modèle, l'eau et la ringwoodite sont déjà présentes, et la ringwoodite absorbe une partie de l'eau. Quoiqu'il en soit, il y a beaucoup d'eau dans la zone de transition : "Les deux modèles impliquent que la zone de transition soit riche en eau, au moins par endroits", écrit-il.

Mais alors, comment un morceau de ringwoodite provenant de 700 kilomètres sous la surface terrestre se retrouve-t-il dans une rivière brésilienne ? Selon Keppler - et si l'on en croit le fait que Pearson cherchait des roches volcaniques - il y a des chances que quelque chose, sans doute une éruption volcanique, l'ait poussée rapidement vers la surface. Et c'est par une heureuse coïncidence que Pearson a pu l'analyser avant que la ringwoodite ne reprenne sa forme habituelle à base pression.

"Cette découverte doit beaucoup à la chance, comme beaucoup de découvertes scientifiques", admet Pearson.

Et désormais, nous pouvons rêver d'océans situés sous les océans, où des êtres extraordinaires pourraient exister.