La récupération de roches provenant du manteau terrestre pourrait révéler les secrets de l’histoire de la planète

Des scientifiques ont récupéré la première longue section de roches provenant du manteau terrestre, la couche située sous la croûte terrestre et le plus grand composant de la planète.

Selon l’équipe, ces roches aideront à élucider le rôle du manteau dans les origines de la vie sur Terre, l’activité volcanique générée par sa fonte et la manière dont il pilote les cycles mondiaux d’éléments importants tels que le carbone et l’hydrogène.

Les 1 268 mètres presque continus de roche du manteau ont été récupérés dans une « fenêtre tectonique », une section du fond marin où des roches du manteau ont été exposées le long de la dorsale médio-atlantique, lors de l’expédition 399 « Building Blocks of Life, Atlantis Massif » du navire de forage océanique JOIDES Resolution au printemps 2023.

Les tentatives de récupération remontant au début des années 1960 ont battu des records, grâce au Programme international de découverte des océans, un consortium international de recherche marine composé de plus de 20 pays qui récupère des carottes (des échantillons cylindriques de sédiments et de roches) du fond des océans pour étudier l’histoire de la Terre.

Depuis lors, l’équipe d’expédition a dressé un inventaire des roches du manteau récupérées pour comprendre leur composition, leur structure et leur contexte.

Leur article, « Une longue section de péridotite mantellique appauvrie et serpentinisée », publié dans Sciencerévèle une histoire de fusion des roches récupérées plus étendue que prévu.

L’auteur principal, le professeur Johan Lissenberg de l’École des sciences de la Terre et de l’environnement de l’Université de Cardiff, a déclaré : « Lorsque nous avons récupéré les roches l’année dernière, ce fut une avancée majeure dans l’histoire des sciences de la Terre, mais, plus que cela, sa valeur réside dans ce que les noyaux des roches du manteau pourraient nous dire sur la composition et l’évolution de notre planète.

« Notre étude commence par examiner la composition du manteau en documentant la minéralogie des roches récupérées, ainsi que leur composition chimique.

« Nos résultats diffèrent de ce que nous attendions. Il y a beaucoup moins de pyroxène minéral dans les roches, et celles-ci ont des concentrations très élevées de magnésium, tous deux résultant d’une quantité de fusion bien plus importante que ce que nous aurions prévu. »

Cette fonte s’est produite lorsque le manteau s’est élevé des parties les plus profondes de la Terre vers la surface.

Les résultats d’une analyse plus approfondie de ce processus pourraient avoir des implications majeures pour la compréhension de la façon dont le magma se forme et conduit au volcanisme, affirment les chercheurs.

« Nous avons également trouvé des canaux par lesquels la fonte a été transportée à travers le manteau, ce qui nous permet de suivre le sort du magma après sa formation et son déplacement vers la surface de la Terre.

« C’est important car cela nous indique comment le manteau fond et alimente les volcans, en particulier ceux qui se trouvent au fond des océans et qui représentent la majorité du volcanisme sur Terre. L’accès à ces roches du manteau nous permettra d’établir le lien entre les volcans et la source ultime de leur magma. »

L’étude fournit également des résultats initiaux sur la façon dont l’olivine, un minéral abondant dans les roches du manteau, réagit avec l’eau de mer, conduisant à une série de réactions chimiques qui produisent de l’hydrogène et d’autres molécules pouvant alimenter la vie.

Les scientifiques pensent que cela pourrait être l’un des processus sous-jacents à l’origine de la vie sur Terre.

Le Dr Susan Q Lang, scientifique associée en géologie et géophysique à la Woods Hole Oceanographic Institution, qui était co-responsable scientifique de l’expédition et faisait partie d’une équipe qui continuait d’analyser des échantillons de roches et de fluides, a déclaré : « Les roches qui étaient présentes sur la Terre primitive ressemblent davantage à celles que nous avons récupérées au cours de cette expédition qu’aux roches plus communes qui composent nos continents aujourd’hui.

« Les analyser nous donne une vision critique des environnements chimiques et physiques qui auraient été présents au début de l’histoire de la Terre et qui auraient pu fournir une source constante de carburant et des conditions favorables sur des périodes géologiquement longues pour avoir hébergé les premières formes de vie. »

L’équipe internationale de plus de 30 scientifiques de l’expédition JOIDES Resolution poursuivra ses recherches sur les carottes de forage récupérées pour répondre à un large éventail de problèmes.

Le Dr Andrew McCaig, professeur associé à l’École de la Terre et de l’environnement de l’Université de Leeds, qui était le principal promoteur de l’Expédition 399 et co-scientifique en chef de l’Expédition, a ajouté : « Toutes les personnes impliquées dans l’Expédition 399, à commencer par la première proposition en 2018, peuvent être fières des réalisations documentées dans ce document.

« Notre nouveau trou profond sera un exemple type pour les décennies à venir dans des disciplines aussi diverses que les processus de fusion du manteau, les échanges chimiques entre les roches et l’océan, la géochimie organique et la microbiologie. Toutes les données de l’expédition seront entièrement disponibles, un exemple de la manière dont la science internationale devrait être menée. »