dans

La tectonique des plaques a 3,6 milliards d’années, révèle les minéraux les plus anciens sur Terre

Les plaques tectoniques de la Terre ont bougé continuellement depuis leur apparition il y a 3,6 milliards d’années, selon une nouvelle étude sur certains des plus vieux cristaux du monde. Auparavant, les chercheurs pensaient que ces plaques se formaient n’importe où Il y a 3,5 à 3 milliards d’années, et recherche non encore publiée a même estimé que les plaques ont 3,7 milliards d’années.

Les scientifiques de la nouvelle étude ont découvert la date de début de tectonique des plaques en analysant d’anciens cristaux de zircon des Jack Hills en Australie occidentale. Certains des zircons datent d’il y a 4,3 milliards d’années, ce qui signifie qu’ils existaient lorsque Terre n’avait que 200 millions d’années – un bébé, géologiquement parlant. Les chercheurs ont utilisé ces zircons, ainsi que des plus jeunes datant d’il y a 3 milliards d’années, pour déchiffrer le dossier chimique en cours de la planète.

«Nous reconstruisons la façon dont la Terre est passée d’une boule fondue de roche et de métal à ce que nous avons aujourd’hui», explique Michael Ackerson, chercheur en géologue au Smithsonian’s National Museum of Natural History à Washington, DC, dit dans un communiqué.

En rapport: En photos: l’océan caché sous la surface de la Terre

La tectonique des plaques fait référence à la façon dont d’énormes dalles de roche solide glissent sur le manteau terrestre, la couche juste en dessous de la croûte. Ces dalles continentales se déplacent, se fracturent et se heurtent, provoquant tremblements de terre se produire, des montagnes à croître et des océans à se former. Outre la Terre, aucun autre corps planétaire connu n’a de tectonique des plaques, ont déclaré les chercheurs. Il est probable que la Terre ait la vie à cause de la tectonique des plaques, Magazine Quanta signalé.

Par exemple, au fil du temps, les roches capturent le dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre qui aide à réchauffer la Terre (bien que trop de CO2 puisse entraîner réchauffement climatique), et la tectonique des plaques garantit que ces roches finissent par être entraînées vers le bas et fondues, et que leur CO2 est expulsé sous forme de gaz à travers les volcans, 45Secondes.fr précédemment rapporté. Sans ce processus, la Terre pourrait geler.

Cependant, comme les premières tectoniques des plaques ont été recouvertes et recyclées au cours des éons géologiques, déterminer son âge peut être difficile. Pour enquêter, Ackerson et ses collègues ont collecté 15 roches de la taille d’un pamplemousse dans les collines de Jack et les ont pulvérisées en leurs plus petits composants minéraux, formant du sable. Heureusement, les zircons sont denses, il était donc facile de les séparer du reste du sable en utilisant une méthode similaire à l’orpaillage, ont déclaré les chercheurs.

Image 1 sur 2

Les Jack Hills de l'Australie occidentale

Les Jack Hills de l’Australie occidentale (Crédit d’image: Dustin Trail / Université de Rochester)
Image 2 sur 2

Les chercheurs ont prélevé 15 échantillons de roche de la taille d'un pamplemousse de Jack Hills.

Les chercheurs ont prélevé 15 échantillons de roche de la taille d’un pamplemousse de Jack Hills. (Crédit d’image: Dustin Trail / Université de Rochester)

Ensuite, les chercheurs ont pris les zircons – plus de 3500 en tout – et les ont zappés avec un laser pour mesurer leur composition chimique à l’aide de la spectrométrie de masse. L’équipe a également déterminé l’âge de chaque zircon en mesurant son uranium contenu, un élément radioactif avec un taux de désintégration connu, qui permet aux scientifiques de déterminer depuis combien de temps chaque échantillon existe.

Cependant, seuls 200 de ces zircons étaient «aptes» à être étudiés, ce qui signifie qu’ils avaient conservé leurs propriétés chimiques d’il y a des milliards d’années.

« Déverrouiller les secrets contenus dans ces minéraux n’est pas une tâche facile », a déclaré Ackerson. « Nous avons analysé des milliers de ces cristaux pour trouver une poignée de points de données utiles, mais chaque échantillon a le potentiel de nous dire quelque chose de complètement nouveau et de remodeler la façon dont nous comprenons les origines de notre planète. »

Image 1 sur 2

Une section mince et polie de roche de quartz de Jack Hills.

Une section mince et polie de roche de quartz de Jack Hills. (Crédit d’image: Michael Ackerson / Smithsonian)
Image 2 sur 2

Un microscope spécial a permis aux chercheurs d'identifier d'anciens zircons (magenta) dans des échantillons de roche de Jack Hills.

Un microscope spécial a permis aux chercheurs d’identifier d’anciens zircons (magenta) dans des échantillons de roche de Jack Hills. (Crédit d’image: Michael Ackerson / Smithsonian)

L’équipe a également examiné chaque zircon aluminium contenu. La recherche sur les zircons modernes a montré que les zircons à haute teneur en aluminium se forment de quelques façons. Ainsi, la présence d’aluminium dans les zircons anciens offre des indices sur la façon dont ils ont été produits et ce qui se passait à l’époque, géologiquement parlant, ont déclaré les chercheurs.

En rapport: En photos: les merveilles géologiques du Royaume-Uni

Yeux sur aluminium

Après avoir analysé les 200 zircons, chacun de la largeur de quelques cheveux humains, les chercheurs ont constaté une augmentation marquée des concentrations d’aluminium il y a environ 3,6 milliards d’années.

Ce changement de composition marque probablement le début de la tectonique des plaques et « pourrait potentiellement signaler l’émergence de la vie sur Terre », a déclaré Ackerson. « Mais nous devrons faire beaucoup plus de recherches pour déterminer les liens de ce changement géologique avec les origines de la vie. »

L’équipe a lié les zircons à haute teneur en aluminium à l’apparition de la tectonique des plaques, car l’une des façons dont ces zircons uniques se forment est lorsque les roches profondes sous la surface de la Terre fondent. « Il est vraiment difficile de faire entrer l’aluminium dans les zircons en raison de leurs liaisons chimiques », a déclaré Ackerson. « Vous devez avoir des conditions géologiques assez extrêmes. »

Cristaux de zircon qui ont été photographiés par cathodoluminescence, une méthode qui a permis à l'équipe d'imager l'intérieur des cristaux à l'aide d'un microscope électronique à balayage spécialisé.  Remarquez les cernes sur les zircons - ce sont des cavités laissées par le laser qui a été utilisé pour déterminer l'âge et la chimie des zircons.

Cristaux de zircon qui ont été photographiés par cathodoluminescence, une méthode qui permet aux scientifiques d’imager l’intérieur des cristaux avec un microscope électronique à balayage spécialisé. Remarquez les cernes sur les zircons – ce sont des cavités laissées par le laser qui a été utilisé pour déterminer l’âge et la chimie des zircons. (Crédit d’image: Michael Ackerson / Smithsonian)

Si les roches fondaient profondément sous la surface de la Terre, la croûte terrestre (la couche la plus externe de la Terre) devenait probablement plus épaisse et commençait à se refroidir, ont déclaré les chercheurs. Cet épaississement faisait probablement partie de la transition qui a conduit au mouvement des plaques, a déclaré l’équipe.

Un plus tôt Etude 2014 sur les roches du complexe Acasta Gneiss, vieux de 4 milliards d’années, dans le nord du Canada, indique également que la croûte terrestre s’épaississait à cette époque, ce qui a fait fondre la roche plus profondément dans la planète qu’auparavant.

« Les résultats de l’Acasta Gneiss nous donnent plus de confiance dans notre interprétation des zircons de Jack Hills », a déclaré Ackerson. « Aujourd’hui, ces endroits sont séparés par des milliers de kilomètres, mais ils nous racontent une histoire assez cohérente, à savoir qu’il y a environ 3,6 milliards d’années, quelque chose d’important au niveau mondial se passait. »

Ensuite, Ackerson prévoit de rechercher des traces de vie ancienne dans les zircons de Jack Hills. Il prévoit également de rechercher d’autres zircons extrêmement anciens pour voir s’ils donnent des résultats similaires sur l’épaississement de la croûte terrestre il y a environ 3,6 milliards d’années, a-t-il déclaré.

L’étude, qui a été payée par le Smithsonian et la NASA, a été publiée le 14 mai dans la revue Lettres de perspective géochimique.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

45secondes est un nouveau média, n’hésitez pas à partager notre article sur les réseaux sociaux afin de nous donner un solide coup de pouce. 🙂