Les entrailles de la Terre ont commencé à échanger activement des gaz et des liquides avec l'atmosphère et l'hydrosphère de façon inattendue tardivement, il y a environ 2,5 milliards d'années. Cela témoigne de la nature inhabituelle du refroidissement de la planète, disent les géologues dans un article publié dans la revue Nature.
«La plupart des gens ne savent pas qu'il y a une énorme quantité d'eau, divers gaz et autres substances volatiles dans les entrailles de la Terre. Leur proportion est relativement faible, mais ceci est compensé par l'énorme masse du manteau. Pour cette raison, la «respiration» de la planète, l'échange de gaz entre la lithosphère, l'atmosphère et l'hydrosphère, joue un rôle important dans l'existence et l'évolution de la vie », explique Rita Parai de l'Université de Washington à St. Louis (USA).
Cercle de la vie
Selon les géologues, la vie existe sur Terre et est absente sur Vénus du fait que les entrailles de notre planète ne restent pas immobiles, mais «migrent» constamment entre sa surface et les couches profondes de la lithosphère. Le mouvement des continents, l'immersion progressive de leurs roches dans les profondeurs du manteau et leur «émergence» ultérieure aident la Terre à «déverser» l'excès de chaleur et à stabiliser le climat.
Ce processus, selon les scientifiques, affecte non seulement le climat, mais aussi la composition de l'atmosphère et des océans de la Terre. Lorsque les roches des continents s'enfoncent profondément dans le manteau, elles emportent avec elles de grandes quantités de roches sédimentaires contenant divers gaz, eau et autres volatiles. Ils reviennent à la surface avec des éruptions volcaniques, qui changent souvent considérablement la composition de l'air et de l'eau et affectent fortement la vie sur Terre.
Par exemple, récemment, des géologues ont découvert que le "surfaçage" du manteau à proximité de Norilsk moderne a conduit à la saturation de l'atmosphère avec une grande quantité de gaz à effet de serre et à "l'ensemencement" des océans avec des nutriments qui accélèrent la croissance des microbes. Ces deux événements, qui ont eu lieu il y a environ 255 millions d'années, ont servi de déclencheur à l'extinction du Permien, le cataclysme le plus grave de l'histoire de la vie sur Terre.
Paray et sa collègue Sujoy Mukhopadhyay de l'Université de Californie à Davis (USA) ont découvert quand de telles planètes «légères» ont commencé en étudiant les échantillons les plus anciens de la croûte terrestre et du manteau.
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Comme l'expliquent les géologues, les entrailles de la planète contiennent de petites quantités de gaz rares qui y parviennent à la fois avec la croûte «coulante» et résultant de la désintégration de l'uranium, du thorium et d'autres éléments radioactifs.
Départ retardé
Mukhopadhyay et Paray ont noté que les fractions des isotopes de l'un de ces gaz, le xénon, seront très différentes pour les roches qui sont souvent en contact avec l'eau et l'atmosphère, et pour la matière première de la Terre. Par exemple, le manteau primaire doit contenir une quantité relativement importante de xénon-129 et de xénon-136, et l'air et les roches traitées de la croûte doivent contenir du xénon-124 et du xénon-128.
Guidés par cette idée, les scientifiques ont analysé plusieurs échantillons de météorites, de composition similaire à la matière primaire de la Terre, ainsi que des roches du manteau qui ont quitté l'intérieur de la planète relativement récemment, et ont tenté de calculer l'heure de lancement de ses «poumons».
Ces calculs ont montré que le xénon «atmosphérique» était pratiquement totalement absent à l'intérieur de la Terre pendant les deux premiers milliards d'années de la vie de la planète. De telles découvertes ont été une grande surprise pour les scientifiques.
D'une part, cela peut signifier que les processus tectoniques et la circulation des roches dans la lithosphère ont commencé de façon inattendue tardivement, il y a seulement 2,5 milliards d'années. Ceci, selon Paray, est hautement douteux étant donné les preuves géologiques existantes. D'un autre côté, les scientifiques n'excluent pas la possibilité que le xénon et d'autres gaz ne soient tout simplement pas entrés dans le manteau parce que les entrailles de la Terre aux premières époques de sa vie étaient beaucoup plus chaudes que nous ne le pensons aujourd'hui.
Cela a conduit au fait que la plupart des gaz quittaient les roches crustales avant même d'avoir eu le temps de plonger dans les couches profondes du manteau, ce qui ne permettait pas au xénon atmosphérique de se «mélanger» aux réserves souterraines de ce gaz et de modifier leur composition isotopique. Il y a environ 2,5 à 2,4 millions d'années, ils se sont fortement refroidis, dont la raison reste à voir.
Indépendamment de laquelle des théories est correcte, l'une et l'autre interprétation de cette découverte changent sensiblement nos idées sur l'apparition de la Terre primitive et les conditions dans lesquelles les premiers organismes vivants sont apparus, concluent les auteurs de l'article.
