Un voyage géochimique depuis le centre de la Terre

Les chercheurs de Yale ont une nouvelle théorie pour expliquer une partie de la géochimie des « points chauds » – des panaches de magma des profondeurs de la Terre qui éclatent à la surface.

Hawaï et l’Islande sont des hauts lieux touristiques, et il s’avère qu’ils sont également populaires auprès des voyageurs géochimiques.

Une nouvelle étude de Yale suggère que tout au long de l’histoire de la Terre, des processus naturels ont propulsé des signaux géochimiques mesurables depuis les profondeurs du noyau métallique de la Terre, à travers son épaisse couche intermédiaire et jusqu’à la surface, émergeant à ce que l’on appelle des « points chauds » de magma.

La nouvelle théorie pourrait répondre à des questions de longue date sur la nature de ces points chauds, qui contribuent à créer certains des plus beaux endroits de la Terre.

Les points chauds, qui sont des panaches de magma qui proviennent des profondeurs de la Terre et éclatent à la surface, ont contribué à la formation de grandes îles volcaniques comme Hawaï et l’Islande.

« Les points chauds de magma abritent certaines des géochimies les plus uniques trouvées à la surface de la Terre », a déclaré Amy Ferrick, auteur principal d’une nouvelle étude dans la revue. Actes de l’Académie nationale des sciences. Elle est étudiante diplômée au Département des sciences de la Terre et des planètes de Yale et membre du laboratoire de Jun Korenaga, professeur de sciences de la Terre et des planètes à la Faculté des arts et des sciences de Yale.

« L’origine des points chauds et ce qui rend les points chauds magmatiques si uniques n’est pas entièrement compris, mais l’étude de leur géochimie peut nous donner des indices », a déclaré Ferrick.

L’un de ces indices implique des isotopes de tungstène et d’hélium trouvés dans des magmas cristallisés à ces points chauds. Les isotopes sont deux ou plusieurs types d’atomes ayant le même numéro atomique mais des nombres de neutrons différents.

Aux points chauds du magma, les rapports des isotopes du tungstène et de l’hélium sont incompatibles avec leurs rapports dans la couche médiane rocheuse de la Terre, connue sous le nom de manteau. Au contraire, les rapports sont cohérents avec les isotopes trouvés beaucoup plus profonds, au cœur métallique riche en tungstène de la planète.

Traditionnellement, la communauté scientifique a expliqué ces rapports isotopiques, en particulier le rapport isotopique de l’hélium, en suggérant que certaines roches de la couche intermédiaire de la Terre n’avaient tout simplement jamais été exposées à la surface, où l’hélium et d’autres gaz s’échappent dans l’atmosphère.

Mais il y a un problème avec cette notion, ont noté Ferrick et Korenaga : les processus de convection du manteau terrestre sont si vigoureux – et l’étaient particulièrement pendant les premières années de la Terre, quand il faisait plus chaud et partiellement fondu – qu’il est très peu probable que l’hélium puisse être piégé dans des réservoirs. originaire du manteau.

Pour la nouvelle étude, Ferrick et Korenaga ont développé un modèle informatique montrant comment les isotopes du tungstène et de l’hélium pourraient faire le voyage depuis le centre de la Terre. Ils postulent que la diffusion isotopique, le mouvement des atomes dans un matériau en fonction de la température et de la taille des particules déplacées, peut créer une sorte d’autoroute de points chauds.

« J’ai d’abord pensé que la diffusion pourrait être trop lente pour être efficace, alors j’ai été surpris quand Amy a montré que ce processus était plus que suffisant pour expliquer les compositions anormales de tungstène et d’hélium des basaltes des îles océaniques », a déclaré Korenaga.

La recherche a des implications considérables pour comprendre les conditions de la Terre primitive telles que l’étendue des océans de magma. Cela peut également aider les scientifiques à comprendre l’évolution des zones de l’intérieur de la Terre qui ont été cachées à la vue pendant des milliards d’années.