La Terre tenait un océan profond de magma sous sa surface dans sa première histoire, selon de nouvelles recherches, expliquant potentiellement des anomalies étranges vues dans le manteau aujourd’hui.
Cet océan Magma basal est vivement débattu depuis des années. Certaines preuves géochimiques indiquent que dans les premiers cent millions d’années de l’existence de la planète, une mer de fusion persistante s’est formée à la frontière entre le cœur de la Terre et sa couche intermédiaire, le manteau. Mais les modèles de la formation de la planète ont suggéré que lorsque la Terre était nouvelle et fondée, elle s’est solidifiée de bas en haut, ce qui rend difficile de comprendre comment un océan magmatique profond pouvait exister.
La nouvelle étude, publiée le 26 mars dans la revue Naturea constaté que non seulement un océan magmatique pouvait exister, mais que sa présence était inévitable. Peu importe l’emplacement précis où la planète nouveau-née en fusion a commencé à se cristalliser en un océan basal, un océan basal toujours formé, a révélé l’étude.
Des vestiges de cette mer de magma cachée pourraient encore exister aujourd’hui sous la forme de grandes provinces de vitesse à faible cisaillement (LLVP) ou du manteau « blobs », qui sont des régions géantes du manteau profond où les ondes de tremblement de terre se déplacent plus lentement qu’elles ne le font à travers le reste du manteau.
Les scientifiques ont débattu de la question de savoir si ces LLVP sont les restes de croûte océanique qui ont été poussés profondément dans le manteau, ce qui signifie qu’ils remontent à quelques centaines de millions d’années, ou s’ils sont les Les restes de l’océan Magma basal de la Terreen les faisant 4,4 milliards d’années.
La nouvelle étude plaide pour ce dernier et les résultats pourraient avoir des implications majeures sur la façon dont les chercheurs comprennent l’histoire de la Terre, ladite auteur principal de l’étude Charles-Edouard Boukaréphysicien planétaire à l’Université York à Toronto.
« Cela affecterait la communication thermique entre le noyau et le manteau », a déclaré Boukaré à Live Science. « Cela pourrait affecter l’emplacement des plaques tectoniques. »
Les premiers jours de la Terre
Les chercheurs ont construit un nouveau modèle de formation de la Terre qui considérait à la fois les données géochimiques et les données sismiques – les deux principales méthodes de regard dans l’histoire profonde de la Terre. En particulier, il y a d’importants éléments trace qui préfèrent chimiquement à rester dans le magma tandis que d’autres minéraux se cristallisent dans la roche. La quantité de ces oligo-éléments dans la roche peut révéler quand et dans quel ordre les roches du manteau se sont solidifiées.
La plupart des études de cette ère de la formation de la Terre se concentrent sur la solidification initiale du manteau et la dynamique où le manteau était encore principalement liquide.
Boukaré et son équipe se sont concentrés un peu plus tard, en regardant le point où le manteau aurait été suffisamment cristallisé pour qu’elle se comporte comme un solide plutôt que comme un liquide. Ils ont constaté que, peu importe où la solidification a commencé – au milieu du manteau, ou juste à la frontière avec le noyau – un océan magma basal formé.
Phases de formation
Le processus aurait commencé avec une fine croûte de solides se formant à la surface de la nouvelle terre, mais les solides étaient froids et moins flottants que le manteau sous-jacent, ils ont donc coulé et relâché.
Cependant, alors que le manteau continuait de refroidir, les solides qui se sont formés dans le manteau supérieur ont commencé à couler et à s’accumuler dans le manteau inférieur. Ces solides étaient riches en oxyde de fer, qui est dense et a un faible point de fusion, donc ces solides coulent plus profondément et souvent relancés. En raison de l’oxyde de fer dense, même sous sa forme liquide, cette fusion n’a pas remonté, car les liquides s’élèvent généralement au-dessus des solides. Au lieu de cela, il est resté dans le manteau profond, où la chaleur du noyau l’a fait fondre. Cela a formé l’océan Magma basal.
Les chercheurs ont varié les conditions de leur modèle pour modifier la profondeur de la formation solide, mais ces paramètres n’ont rien changé. Même dans les circonstances les moins propices à un océan de magma profond, une toujours formée.
Les résultats suggèrent que la structure principale de la planète s’est formée très tôt dans son histoire, a déclaré Boukaré. « Une autre façon de dire cela est qu’il y a un souvenir », a-t-il déclaré. Les graines de la dynamique de la planète auraient été plantées très tôt, ces structures anciennes continuant d’influencer la façon dont la planète a changé pour aller de l’avant.
« Nous pourrions dire que si nous avons une condition initiale de la planète et que nous pouvons modéliser les tout premiers stades de l’évolution planétaire, nous pouvons alors prédire la plupart de son comportement sur de longues échelles de temps », a déclaré Boukaré.
Il prévoit ensuite d’améliorer la modélisation en incorporant plus de traces. Il serait également intéressant d’appliquer le modèle à d’autres planètes tels que Mars pour voir si d’autres planètes rocheuses passent par des transitions similaires, a déclaré Boukaré.
« Peut-être que ce truc de l’océan basal n’est pas quelque chose qui est unique à la terre », a-t-il déclaré.
