Dans le cadre d’une collaboration internationale, des scientifiques de la Terre de l’Université de Cologne et de la Freie Universität Berlin ont découvert que certains magmas sur Terre, qui ont traversé le manteau terrestre profond et ont éclaté à la surface de la Terre, proviennent de parties du manteau contenant des restes de la croûte terrestre la plus ancienne. . Ce matériau ancien a dû être enterré dans un « cimetière » de croûte ancienne et froide il y a plus de 4 milliards d’années et a survécu depuis, peut-être depuis l’événement d’impact géant qui a formé la lune.
Cette découverte est inattendue car le régime tectonique des plaques de notre planète recycle progressivement les matériaux crustaux via la convection du manteau à grande échelle à des échelles de temps beaucoup plus petites. Par conséquent, on a supposé que les vestiges des premiers processus géologiques sur Terre ne pouvaient être trouvés que sous forme d’analogues, sur d’autres planètes telluriques (Mercure, Vénus et Mars), des astéroïdes ou la Lune. Cependant, selon l’étude « Long-term preserve of Hadean protocrust in Earth’s mantle », parue récemment dans le Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS)les roches magmatiques qui ont éclaté tout au long de l’histoire de la Terre peuvent encore porter des signatures qui fournissent des informations détaillées sur la nature de la première croûte, sa conservation à long terme dans un cimetière dans le manteau le plus bas et sa résurrection via le volcanisme récent.
Pour leur étude, les géologues ont étudié jusqu’à 3,55 milliards de roches vieilles d’Afrique australe. L’analyse de ces roches a révélé de petites anomalies dans la composition isotopique de l’élément tungstène (W). L’origine de ces anomalies isotopiques, à savoir l’abondance relative de 182W, est liée à des processus géologiques qui ont dû se produire immédiatement après la formation de la Terre il y a plus de 4,5 milliards d’années.
Les calculs du modèle par les auteurs montrent que les modèles observés d’isotopes 182W s’expliquent mieux par le recyclage de la première croûte terrestre dans le matériau du manteau qui monte via des panaches du manteau inférieur pour générer des laves qui éclatent à la surface de la Terre. Curieusement, l’étude montre que des modèles isotopiques similaires peuvent être observés dans des types distincts de roches volcaniques modernes (basaltes des îles océaniques), ce qui démontre que la croûte terrestre la plus ancienne est toujours enfouie dans le manteau le plus bas.
« Nous supposons que les couches inférieures de la croûte – ou les racines des continents primordiaux – sont devenues plus lourdes que leur environnement en raison d’un processus de maturation géologique, et se sont donc enfoncées dans le manteau sous-jacent de la Terre. Semblable à une lampe à lave », a déclaré le géochimiste Dr. Jonas Tusch de l’Institut de géologie et de minéralogie de l’Université de Cologne a fait remarquer.
« Cette perspicacité fascinante fournit une empreinte géochimique de la jeune Terre, nous permettant de mieux comprendre comment les grands continents se sont formés au cours de l’histoire de notre planète. Elle explique également comment notre atmosphère actuelle, riche en oxygène, a ouvert la voie à l’origine de complexes vie », a ajouté le Dr Elis Hoffmann de la Freie Universität Berlin.
L’empreinte géochimique de la Terre primitive peut également être comparée aux découvertes sur d’autres planètes obtenues lors de missions spatiales. Par exemple, les données des missions martiennes et les études des météorites martiennes montrent que Mars a encore une surface très ancienne en raison de l’absence de tectonique des plaques, et que sa composition pourrait correspondre à celle de la jeune Terre.
Jonas Tusch et al, Préservation à long terme de la protocroûte hadéenne dans le manteau terrestre, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2120241119