Une nouvelle étude révèle comment les rythmes galactiques ont contribué à la formation de la croûte continentale de la Terre

“Voir un monde dans un grain de sable”, la phrase d’ouverture du poème de William Blake, est une phrase souvent utilisée qui résume également une partie du travail des géologues.

Nous observons la composition de grains minéraux, plus petits que la largeur d’un cheveu humain.

Ensuite, nous extrapolons les processus chimiques qu’ils suggèrent pour réfléchir à la construction de notre planète elle-même.

Aujourd’hui, nous avons porté cette attention minutieuse à de nouveaux sommets, en reliant de minuscules grains à la place de la Terre dans l’environnement galactique.

Le regard tourné vers l’Univers

À une échelle encore plus grande, les astrophysiciens cherchent à comprendre l’Univers et la place que nous y occupons. Ils utilisent les lois de la physique pour développer des modèles qui décrivent les orbites des objets astronomiques.

Bien que nous puissions penser que la surface de la planète est façonnée par des processus entièrement internes à la Terre, notre planète a sans aucun doute ressenti les effets de son environnement cosmique. Cela inclut les changements périodiques de l’orbite de la Terre, les variations de la puissance du Soleil, les sursauts gamma et, bien sûr, les impacts de météorites.

Le simple fait de regarder la Lune et sa surface trouée devrait nous le rappeler, étant donné que la Terre est plus de 80 fois plus massive que son satellite gris.

En fait, des travaux récents ont mis en évidence l’importance des impacts de météorites dans la production de la croûte continentale sur Terre, contribuant à former des “graines” flottantes qui ont flotté sur la couche la plus externe de notre planète dans sa jeunesse.

Avec notre équipe internationale de collègues, nous avons maintenant identifié un rythme dans la production de cette croûte continentale primitive, et le tempo indique un mécanisme moteur vraiment grandiose. Ces travaux viennent d’être publiés dans la revue Geology.

Le rythme de la production de la croûte sur Terre

De nombreuses roches sur Terre se forment à partir d’un magma fondu ou semi-fondu. Ce magma provient soit directement du manteau – la couche majoritairement solide mais qui s’écoule lentement sous la croûte de la planète – soit de la recuisson de morceaux encore plus anciens de la croûte préexistante. En se refroidissant, le magma liquide finit par se figer en roche solide.

Grâce à ce processus de refroidissement de la cristallisation du magma, les grains minéraux se développent et peuvent piéger des éléments tels que l’uranium qui se désintègrent avec le temps et produisent une sorte de chronomètre, enregistrant leur âge.

De plus, les cristaux peuvent également piéger d’autres éléments qui permettent de suivre la composition du magma parental, comme le nom de famille d’une personne.

Avec ces deux informations – âge et composition – nous pouvons alors reconstruire une chronologie de la production de la croûte. Ensuite, nous pouvons décoder ses principales fréquences, grâce à la magie mathématique de la transformée de Fourier.

Cet outil permet de décoder la fréquence des événements, un peu comme on démêle les ingrédients qui sont passés au mixeur pour faire un gâteau.

Les résultats de cette approche suggèrent un rythme approximatif de 200 millions d’années pour la production de la croûte sur la Terre primitive.

Notre place dans le cosmos

Mais il existe un autre processus dont le rythme est similaire. Notre système solaire et les quatre bras spiraux de la Voie lactée tournent tous deux autour du trou noir supermassif situé au centre de la galaxie, mais ils se déplacent à des vitesses différentes.

Les bras spiraux tournent à 210 km par seconde, tandis que le Soleil se déplace à 240 km par seconde, ce qui signifie que notre système solaire entre et sort des bras de la galaxie.

On peut considérer les bras spiraux comme des régions denses qui ralentissent le passage des étoiles, un peu comme un embouteillage, qui ne se résorbe que plus loin sur la route (ou dans le bras).

Ce modèle aboutit à un intervalle d’environ 200 millions d’années entre chaque entrée que notre système solaire fait dans un bras spiralé de la galaxie.

Il semble donc qu’il y ait un lien possible entre le moment de la production de la croûte terrestre et la durée de l’orbite autour des bras spiraux galactiques – mais pourquoi ?

Des coups venant du nuage

Dans les régions éloignées de notre système solaire, un nuage de débris rocheux et glacés, appelé nuage de Oort, est censé tourner autour de notre Soleil.

Lorsque le système solaire se déplace périodiquement dans un bras en spirale, l’interaction entre celui-ci et le nuage de Oort est censée déloger des matériaux du nuage et les envoyer plus près du système solaire interne. Une partie de cette matière pourrait même frapper la Terre.

La Terre subit des impacts relativement fréquents des corps rocheux de la ceinture d’astéroïdes, qui arrivent en moyenne à une vitesse de 15 km par seconde. Mais les comètes éjectées du nuage de Oort arrivent beaucoup plus vite, en moyenne 52 km par seconde.

Nous soutenons que ce sont ces impacts périodiques à haute énergie qui sont suivis par l’enregistrement de la production de la croûte préservée dans de minuscules grains minéraux.

Les impacts de comètes creusent d’énormes volumes de la surface de la Terre, ce qui entraîne une fusion par décompression du manteau, un peu comme si on faisait sauter le bouchon d’une bouteille de champagne.

Cette roche fondue, enrichie en éléments légers tels que le silicium, l’aluminium, le sodium et le potassium, flotte effectivement sur le manteau plus dense.

Bien qu’il existe de nombreuses autres façons de produire de la croûte continentale, il est probable que les impacts sur notre première planète ont formé des graines de croûte flottantes. Le magma produit par des processus géologiques ultérieurs adhérerait à ces premières graines.

Prédicateurs de malheur, ou jardiniers de la vie terrestre ?

La croûte continentale est vitale dans la plupart des cycles naturels de la Terre : elle interagit avec l’eau et l’oxygène, formant de nouveaux produits altérés, hébergeant la plupart des métaux et du carbone biologique.

Les grands impacts de météorites sont des événements cataclysmiques qui peuvent anéantir la vie. Pourtant, les impacts peuvent très bien avoir joué un rôle clé dans le développement de la croûte continentale sur laquelle nous vivons.

Avec le récent passage d’astéroïdes interstellaires dans le système solaire, certains sont allés jusqu’à suggérer qu’ils ont transporté la vie à travers le cosmos.

Quelle que soit la façon dont nous sommes arrivés ici, il est impressionnant, par une nuit claire, de regarder le ciel et de voir les étoiles et la structure qu’elles tracent, puis de regarder à ses pieds et de sentir les grains de minéraux, la roche et la croûte continentale qui se trouvent en dessous – le tout lié par un très grand rythme.

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Source : The Conversation – Traduit par Anguille sous roche