Pendant des années, les scientifiques ont pensé que les changements à l’intérieur de la Terre, comme les éruptions volcaniques et les collisions de plaques tectoniques, affectaient principalement l’environnement de surface. Des événements tels que l’extinction massive il y a environ 66 millions d’années et les transitions entre les climats de type glacière et de type serre étaient considérés comme principalement dus à ces processus terrestres profonds. Cependant, une nouvelle étude publié dans Nature Communications a révélé un nouvel aspect surprenant : le rayonnement solaire peut également affecter l’intérieur profond de la Terre.
Le rayonnement solaire varie selon la latitude, créant des gradients de température à la surface de la mer qui affectent la répartition de la vie marine. Ces organismes riches en carbone sont transportés vers l’intérieur de la Terre par la subduction des plaques océaniques. Des chercheurs de l’Institut de géologie et de géophysique de l’Académie chinoise des sciences ont découvert que ce processus affecte considérablement l’état redox du magma d’arc.
L’état « redox » du magma d’arc fait référence à l’équilibre entre les conditions réductrices (perte d’oxygène ou gain d’électrons) et oxydantes (gain d’oxygène ou perte d’électrons) au sein du magma formé dans les arcs volcaniques. Les organismes marins servent de carbone organique et agissent comme un réducteur majeur pour la Terre solide. Par conséquent, l’état redox du magma d’arc peut refléter la façon dont l’influence du soleil pénètre profondément dans la Terre.
Des milliers d’échantillons de magma ont été collectés pour révéler les variations globales de l’état redox, essentielles pour cibler les minerais métalliques tels que le cuivre, l’étain et le lithium, des éléments clés pour les technologies d’énergie renouvelable. Ces échantillons ont fourni des informations remarquables sur les interactions entre le climat de surface et les processus terrestres profonds.
Les niveaux de vanadium et de scandium du magma d’arc ont servi d’indicateurs clés dans les modèles géochimiques. En compilant les données géochimiques mondiales du magma d’arc cénozoïque et des inclusions fondues hébergées par l’olivine, les chercheurs ont découvert une distribution redox du magma d’arc dépendante de la latitude, avec moins de magma oxydé dans les latitudes inférieures par rapport à celles des latitudes supérieures.
« Les études précédentes ont principalement comparé des échantillons provenant de mêmes régions longitudinales, comme les États-Unis dans l’hémisphère nord et le Mexique dans la zone tropicale, sans trouver de différences significatives. Cependant, nos échantillons provenant de différentes latitudes ont montré des réponses redox variables, ce qui a piqué notre curiosité. En essayant d’expliquer ces différences, nous avons découvert ce modèle inattendu », a déclaré Wan Bo, géologue et co-auteur de l’étude.
« Ce schéma inattendu suggère que le climat de surface a une influence directe sur les profondeurs de la Terre. Il suggère également que l’environnement de surface et le climat de la Terre ont une influence vitale sur les profondeurs de la Terre », a déclaré l’WAN.
Alors, comment le soleil fonctionne-t-il à l’intérieur de la Terre ?
Des études sur les fonds marins ont également permis de mettre en évidence des dépôts de carbone plus faibles aux latitudes plus basses. Ce carbone interagit avec le soufre pour former du sulfure, qui est ensuite transporté dans le manteau, contribuant ainsi au modèle redox observé.
« Le modèle observé suggère un lien fort entre l’environnement de surface et l’état redox de la Terre profonde, offrant de nouvelles directions pour explorer les ressources et les impacts environnementaux des systèmes de subduction à différentes latitudes », a déclaré Hu Fangyang, auteur correspondant de l’étude.
Bien que les résultats soient convaincants, les chercheurs reconnaissent la nécessité de recueillir des données plus complètes sur les sédiments marins et subductés à l’échelle mondiale. L’étude ouvre de nouvelles perspectives pour l’exploration scientifique.
Plus d’information:
Fangyang Hu et al., Fugacité de l’oxygène dépendante de la latitude dans les magmas d’arc, Nature Communications (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-50337-6