Les chercheurs de l’Expédition 399 du Programme international de découverte des océans (IODP) ont atteint l’excavation la plus profonde du manteau terrestre, à travers une carotte ou une carotte de forage de 1 268 mètres.
Au cours de l’année 2023, l’équipe scientifique entreprendra ce voyage dans une région hydrothermale active appelée Massif de l’Atlantidesur la dorsale médio-atlantique de l’Atlantique Nord, où il a collecté des échantillons record qui donnent une vue minéralogique profonde et détaillée du manteau océanique. Les résultats sont publiés dans la revue Science.
Forage péridotites du manteau – des roches ignées plutoniques formées par le refroidissement du magma – a été historiquement très difficile : cela a été tenté à plusieurs reprises, mais le trou le plus profond à ce jour (foré au début des années 1990) Il n’y avait que 200 mètres de profondeur et de plus, relativement peu de roches ont été récupérées.
Les chercheurs attribuent cette complexité au fait que ces péridotites sont généralement très fracturées et contiennent de nombreuses veines molles qui peut briser le rocher pendant le perçage et coincer la perceuse.
Nous avons collecté environ 100% des roches sur des centaines de mètres, et nous sommes retrouvés avec un trou très profond avec une récupération élevée.
« Au cours de notre expédition, nous avons rencontré des difficultés similaires dans un trou pilote appelé U1601A ; mais ensuite, lorsque nous avons foré le trou U1601C, nous avons pénétré très rapidement et nous avons collecté environ 100% des roches sur des centaines de mètres », explique-t-il au SINC Johan Lissenbergun scientifique de l’École des sciences de la Terre et de l’environnement de l’Université de Cardiff (Royaume-Uni) qui dirige les travaux.
Le scientifique Kuan-Yu Lin (Université du Delaware, États-Unis) étudie les roches du manteau récupérées à bord du JOIDES Resolution lors de l’expédition 399 de l’IODP. / Lesley Anderson, Exp. 399, JRSO/IODP
L’importance d’explorer le manteau terrestre
Comprendre le manteau terrestre est il est essentiel de connaître les détails fondamentaux du système Terre comme le magmatisme de notre planète, la formation de la croûte et le cycle des éléments entre les à l’intérieur de la planète, l’hydrosphère, l’atmosphère et la biosphère.
Le croûte océanique Il est formé de magmas riches en magnésium et pauvres en silice qui proviennent du manteau terrestre et remontent à la surface le long des dorsales médio-océaniques, qui forment un réseau de montagnes interconnectées d’environ 65 000 km autour du globe. Cette croûte se forme continuellement à mesure que les plaques s’écartent. très jeuneet d’âge zéro le long de l’axe de propagation de la dorsale médio-océanique.
Cependant, la grande majorité des roches des continents sont beaucoup plus anciennes. Certaines remontent aux premières époques de la planète (il y a plus de 4 milliards d’années), et leur composition est très différente : elles sont bien plus riches en silice et plus pauvres en magnésium.
Le forage du fond océanique peut être utilisé pour reconstruire des aspects importants tels que la composition de l’eau de mer et l’évolution de ses volcans.
C’est pour cette raison que si les continents nous en disent long sur l’évolution de la Terre tout au long de sa vie, la croûte océanique nous en dit long sur l’évolution de la Terre tout au long de sa vie. comment ça évolue maintenanty compris la composition du manteau situé en dessous.
« Le forage du fond océanique nous permet d’accéder à ce dossier et utilisez-le pour reconstruire une série d’aspects importantscomme le contrôle de la composition de l’eau de mer, les cycles globaux d’un certain nombre d’éléments et l’évolution des volcans des profondeurs, responsables de la majeure partie du volcanisme terrestre. De plus, ils permettent d’aller plus profondément dans le manteau », explique le scientifique.
Roche du manteau récupérée lors de l’expédition IODP 399 vue au microscope pétrographique. /Johan Lissenberg
Connaître les origines de la vie
L’équipe a documenté des variations minéralogiques significatives dans l’ensemble de la carotte de forage à plusieurs échelles, notamment niveaux de serpentinisation ―processus qui affecte les roches ultrabasiques et basiques―.
La teneur en pyroxène de l’échantillon était également étonnamment bas par rapport à d’autres échantillons de péridotite abyssale dans le monde, ce qui pourrait être dû à degrés élevés d’épuisement et de dissolution de pyroxène pendant l’écoulement en fusion. Et contrairement aux modèles conventionnels, la migration de fonte s’est avérée oblique par rapport à la remontée d’eau du manteau.
Les auteurs ont observé interaction des fluides hydrothermaux et de la roche dans tout le noyau. Les intrusions de roches gabbroiques, qui cristallisent à partir du magma souterrain, se sont également avérées jouer un rôle inattendu dans l’altération hydrothermale et dans la régulation de la composition des fluides géothermiques. bouches hydrothermales.
Ces derniers ont été proposés comme modèles d’environnements dans lesquels la chimie prébiotique aurait pu conduire à développement de la vie sur la Terre primitive et sur d’autres corps planétaires.
Chaque nouvelle mission de forage révèle des vues surprenantes sur le manteau et la formation de la croûte océanique
« Il est quelque peu énigmatique que les fluides émergeant des sources hydrothermales dans les péridotites serpentinisées du manteau enregistrent des compositions qui nécessitent une réaction avec les roches gabbroiques. Nous avons constaté que l’interaction fluide hydrothermal-roche est particulièrement forte le long des veines gabbroiques, ce qui Elles représentent près d’un tiers des roches que nous récupérons», dit Lissenberg.
« Des décennies d’échantillonnage des fonds marins par dragage ont brossé un tableau panorama minéralogique approximatif du manteau. Cependant, chaque nouvelle mission de forage révèle des vues surprenantes sur le manteau et la formation du croûte océanique« , déclare-t-il Éric Hellbrand scientifique à l’Université d’Utrecht (Pays-Bas), dans un article de perspective connexe. « Les projets de forage les plus ambitieux révéleront des éléments importants pour comprendre le effets biogéochimiques du manteau océanique», souligne-t-il.
« La clé de ce travail est que nous pouvons observer la serpentinisation à différentes températurescar au sommet du trou se trouve de l’eau de mer, tandis qu’au fond il fait très chaud. « De cette façon, nous pouvons relier cette serpentinisation dans une plage de températures aux microbes trouvés dans les échantillons », explique Lissenberg.
Cette étude n’a pas encore abordé directement l’origine de la vie« ce sera le résultat de recherches ultérieures », avance le scientifique, qui conclut : « L’essentiel est que nous avons récupéré le premier long tronçon qui nous permettra de résoudre ce problème à l’avenir ».