Comment le développement de la vie a affecté le manteau profond de la Terre

Comment Le Développement De La Vie A Affecté Le Manteau

Il est bien connu que les processus qui se déroulent à l’intérieur de la Terre influencent ce qui se passe à la surface. Par exemple, les volcans font éclater des roches ignées et rejettent des gaz dans l’atmosphère, et influencent ainsi les cycles biogéochimiques de notre planète. Cependant, ce qui est moins évident, c’est que l’inverse est également vrai : ce qui se passe à la surface affecte l’intérieur de la Terre, même à de grandes profondeurs.

C’est la conclusion à laquelle est parvenu un groupe international de chercheurs dirigé par Andrea Giuliani, chercheur au Département des sciences de la Terre de l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich (ETH), dans une nouvelle étude publiée dans la revue Avancées scientifiques. Selon l’étude, le développement de la vie sur notre planète affecte des parties du manteau inférieur de la Terre.

Comment le developpement de la vie a affecte le manteau
Les kimberlites sont des roches complexes qui ont atteint la surface de la Terre depuis de grandes profondeurs. L’image montre une section mince d’une kimberlite riche en carbonate, des isotopes examinés par les scientifiques. Crédit : David Swart via Phys

Dans la recherche, les scientifiques ont examiné la composition isotopique du carbone dans 150 échantillons de roches volcaniques rares contenant des diamants appelées kimberlites à différentes époques de l’histoire de la Terre. Ces roches spéciales sont comme des « messagers » des régions inférieures du manteau terrestre.

Ils ont découvert que les kimberlites les plus jeunes, qui ont moins de 250 millions d’années, ont une composition qui varie considérablement de celle des roches plus anciennes. Dans de nombreux échantillons plus jeunes, la composition isotopique du carbone se situe en dehors de la plage attendue pour les roches du manteau.

Pour les chercheurs, un déclencheur décisif de ce changement dans la composition des kimberlites plus jeune était l’explosion cambrienne. Cette phase relativement courte – géologiquement parlant – s’est déroulée sur une période de quelques dizaines de millions d’années au début de l’époque cambrienne, il y a environ 540 millions d’années.

La relation entre les épisodes à la surface de la Terre et le manteau est cyclique et interdépendante

Selon les experts, presque toutes les tribus animales existantes sont apparues sur Terre pour la première fois pendant cette période de transition. « L’énorme augmentation des formes de vie dans les océans a changé de manière décisive ce qui se passait à la surface de la Terre », explique Giuliani. « Et cela, à son tour, a affecté la composition des sédiments au fond de l’océan. »

Pour le manteau inférieur de la Terre, ce changement est pertinent car une partie des sédiments du fond marin – y compris les restes d’animaux morts – pénètrent dans le manteau par la tectonique des plaques. Le long des zones de subduction, ces sédiments – ainsi que la croûte océanique sous-jacente – sont transportés à de grandes profondeurs.

Ainsi, le carbone stocké sous forme de matière organique dans les sédiments atteint également le manteau terrestre. Là, les sédiments se mêlent à d’autres matériaux rocheux du manteau terrestre et, au bout d’un certain temps, estimé à au moins 200 à 300 millions d’années, remontent à la surface en d’autres endroits, par exemple sous forme de kimberlite.

En plus du carbone, les chercheurs ont également examiné la composition isotopique d’autres éléments chimiques tels que le strontium et l’hafnium, qui présentaient un schéma similaire à celui du carbone. « Cela signifie que la signature carbone ne peut pas être expliquée par d’autres processus tels que le dégazage, car sinon les isotopes du strontium et de l’hafnium ne seraient pas corrélés avec ceux du carbone », note Giuliani.

Selon Giuliani, ses découvertes ouvrent la porte à de nouvelles études. Par exemple, des éléments tels que le phosphore ou le zinc, qui ont été considérablement affectés par l’émergence de la vie, pourraient également fournir des indices sur la façon dont les processus à la surface de la Terre influencent l’intérieur de la planète. « La Terre est vraiment un système global complexe », explique Giuliani. « Et maintenant, nous voulons comprendre ce système plus en détail. »

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