Les scientifiques sont sortis ensemble la naissance du système solaire il y a environ 4,57 milliards d’années. Environ 60 millions d’années plus tard, une collision « d’impact géant » entre la Terre infantile et un corps de la taille de Mars appelé Theia a créé la Lune.
Maintenant, nouvelle recherche suggère que les restes du gros objet qui est entré en collision avec la jeune Terre pour former la Lune sont toujours identifiables au plus profond de la planète comme deux gros morceaux. Ces grumeaux représentent environ 8 % du volume du manteau terrestrequi est la zone rocheuse située entre le noyau de fer de la Terre et sa croûte.
La nouvelle étude, dirigée par Qian Yuan de l’Université d’État de l’Arizona et de Caltech, affirme que la chaleur générée par cette collision n’était pas suffisante pour faire fondre la totalité du manteau terrestre, de sorte que le manteau le plus interne est resté solide.
Par conséquent, disent les chercheurs, le manteau fondu de Theia ne s’est pas complètement mélangé au manteau terrestre. Cela aurait rendu les restes de Theia impossibles à distinguer du manteau terrestre dans son ensemble. Au lieu de cela, une grande partie du manteau de Theia s’est retrouvée sous la forme de deux morceaux de la taille d’un continent qui se trouvent maintenant au sommet de la limite entre le noyau et le manteau terrestre.
Grandes provinces à faible vélocité
Yuan soutient que ces masses correspondent et peuvent expliquer l’existence des deux grandes provinces à faible vitesse (LLVP), qui ont été découverts il y a des décennies : un sous le Pacifique et un autre sous l’Afrique et l’Atlantique Est.
Une simulation informatique haute résolution de Theia entrant en collision avec la Terre pour former la Lune. Crédit : NASA
Cette découverte est due à l’observation selon laquelle les vibrations émanant des tremblements de terre, appelées ondes sismiques, se propagent à travers ces régions légèrement plus lentement qu’à travers le manteau inférieur « normal ».
Les explications précédentes des LLVP incluent que chacun est une profonde accumulation de plaques océaniques subductées (où la tectonique des plaques a entraîné le fond océanique sous un continent). Ou qu’il s’agit d’un endroit où le manteau inférieur anormalement chaud commence à s’élever comme un « superpanache » (énormes jets de roche partiellement en fusion).
Cependant, aucun de ces modèles ne peut rendre compte d’un enrichissement particulier en éléments volatils tels que l’hélium et le xénon dans la lave qui a éclaté sur les îles océaniques au-dessus des LLVP. Yuan affirme qu’il s’agit là des « empreintes digitales » de la croissance de Theia au sein du gaz et poussière entourant le jeune soleil avant qu’il n’entre en collision avec la Terre.
Faire fondre ou ne pas fondre tout le manteau ?
Les modèles informatiques exécutés par l’équipe de Yuan suggèrent que l’impact géant qui a formé la Lune n’aurait pas fourni suffisamment d’énergie pour faire fondre l’ensemble du manteau terrestre. Au lieu de cela, les restes fondus du manteau de Théia, qui était légèrement plus riche en fer (le rendant plus dense que le manteau terrestre), se sont retrouvés à la base de l’océan magmatique temporaire créé par la collision.
Plus tard, après la solidification de l’océan magmatique, la matière de Theia a été attirée dans la partie inférieure du manteau terrestre par les courants de convectionqui s’écoulent à raison de centimètres par an, même à l’intérieur du manteau solide.
Qian Yuan de Caltech explique cela au moyen de simulations informatiques.
Il a peut-être fallu des milliards d’années à ces courants de convection pour accumuler la matière Theia dans les LLVP que nous voyons aujourd’hui. Même si cela est vrai, ils ne doivent pas être considérés comme de vastes morceaux du manteau de Theia ayant survécu à l’impact. Au contraire, ils sont constitués de matériaux du manteau Theia initialement dispersés qui ont été à nouveau rassemblés.
Est-ce vrai?
Il faudra beaucoup de temps pour convaincre la plupart des scientifiques lorsqu’il s’agit de cette théorie. Yuan prédit que si son hypothèse est correcte, des échantillons du manteau lunaire, collectés par missions futures, correspondra aux empreintes géochimiques trouvées dans les roches volcaniques des LLVP. Je pense que cette preuve prendra du temps à venir.
Je note également que la modélisation de Yuan semble rester muette sur le sort du noyau de Theia. Les scientifiques supposent généralement que le noyau de Theia a fusionné avec le noyau de la Terre au cours de l’histoire. heures après la collision.
On ne sait pas comment cela aurait pu se produire si la partie inférieure du manteau terrestre était restée solide. D’un autre côté, l’impact de Theia s’est produit si peu de temps après la formation de la Terre elle-même (probablement par une série de collisions distinctes) que l’intérieur de la Terre aurait pu encore être chaud et en fusion à la suite de ces événements.
Les implications du modèle de Yuan méritent réflexion. D’une part, le lent amas de matériaux du manteau Theia dans les LLVP aurait-il eu un effet sur le modèle de la tectonique des plaques au-dessus ? Il est possible que nous n’aurions pas eu d’océan Atlantique aujourd’hui si Théia n’avait pas percuté la proto-Terre il y a quatre milliards et demi d’années.
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