Des océans gigantesques dans les profondeurs de la Terre ? Par Christophe Magdelaine

Des océans gigantesques dans les profondeurs de la Terre ?

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Représentation de l'océan souterrain dans "Voyage au centre de la Terre" de Jules Verne

A peine croyable : le monde imaginé par Jules Vernes dans « Voyage au Centre de la Terre » pourrait bien exister, du moins en partie. En effet, des scientifiques canadiens ont une très forte certitude que de vastes réservoirs d'eau existent dans le manteau terrestre. Et ce volume d'eau serait gigantesque : plus important encore que l'ensemble de nos océans en surface ! Fantasme ou réalité ?

Notre planète est composée de couches concentriques dont les épaisseurs et les caractéristiques diffèrent fortement. Sous les premiers kilomètres constitués par la lithosphère, se trouve le manteau qui sert de support pour les plaques continentales et océaniques. Un témoin minéral de cette zone, inaccessible à l'Homme, a atteint la surface avec de précieuses informations.

La principale famille de minéraux présente dans le manteau terrestre (situé entre 100 à 2900 km de profondeur) est celle des silicates représenté notamment par l'olivine. Lorsque la profondeur, et donc les conditions de température et de pression augmentent, l'olivine subit des modifications. Ainsi, entre 410 et 520 km de profondeur, elle devient wadsleyite. Puis entre 520 et 660 km, à la limite entre le manteau supérieur et inférieur, un minéral qui contient des molécules d'eau : la ringwoodite (jusqu'à 2,5 % de son poids).

Le géochimiste canadien Graham Pearson (Université de l'Alberta à Edmonton, Canada) et son équipe ont découvert, pour la première fois sur Terre, cette forme polymorphe de l'olivine. Or, cette forme de l'olivine n'avait, jusqu'à présent, été découverte que dans des météorites mais jamais dans les profondeurs de la Terre, inaccessibles. "Jusqu'à aujourd'hui, personne n'avait jamais vu de la ringwoodite du manteau de la Terre, même si les géologues étaient persuadés de son existence", souligne Hans Keppler, un géologue de l'Université de Bayreuth (Allemagne), dans un éditorial également publié par la revue Nature.

Cette toute petite ringwoodite de seulement 3 mm a été découverte presque par hasard, en 2009, alors que les chercheurs examinaient un diamant brun en provenance du Mato Grosso au Brésil. Après plusieurs années d'analyses, l'échantillon a été officiellement identifié comme étant de la ringwoodite formée à 500 km de profondeur où une grande masse d'eau pourrait s'accumuler du fait de la subduction et du recyclage de la lithosphère océanique dans la zone de transition. Le diamant serait ensuite parvenu jusqu'à la surface de la Terre grâce aux remontées de magma lors d'une éruption volcanique.

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Schéma de la coupe de la Terre illustrant l'emplacement de la ringwoodite, qui compose environ 60 % de cette partie de la zone de transition. Le diamant contenant l'inclusion de ringwoodite hydratée trouvé par by Pearson et al. (Nature, 2014) a été originé environ 500 km sous la surface de la Terre.

Pour les chercheurs à l'origine de cette analyse, cette ringwoodite, qui contient 1,5% d'eau, "fournit une confirmation extrêmement forte de la présence de points d'eau à cet endroit dans les profondeurs de la Terre" souligne Graham Pearson. Il ajoute "cette zone particulière de la Terre, la zone de transition, pourrait abriter autant d'eau que tous les océans mis ensemble".

En effet, si la ringwoodite, qui comprend des molécules d'eau, est très répandue dans la zone de transition, cela signifie que cette région du manteau terrestre pourrait regorger d'eau, suffisamment pour rivaliser avec le volume de nos océans en surface.

De plus en plus d'études corroborent la présence d'eau dans les profondeurs de la Terre

Cette question de la présence d'eau dans la zone de transition entre le manteau supérieur et le manteau inférieur est le fruit de d'un débat scientifique qui dure depuis plusieurs décennies.

Déjà, en 2007, des scientifiques américains avaient mis en évidence la présence d'un vaste réservoir d'eau, d'un volume égal à l'océan arctique, dans les profondeurs de la Terre à l'est du continent asiatique. Cette découverte fût le résultat de l'analyse de plus de 600 000 sismogrammes qui enregistrent les ondes générées par les tremblements de terre et qui voyagent dans les différentes couches de notre planète.

En traversant cette zone particulière sous l'Asie, la propagation des ondes sismiques étaient atténuées et moins rapides, or « l'eau ralentit un peu la vitesse des ondes » indiquait Michael Wysession, sismologue à l'Université de Washington à St Louis.

D'autres travaux, publiés en janvier 2014 dans la revue Geology, éclairent sur l'importance du transit de l'eau des océans vers le manteau supérieur. Une équipe de sismologues anglais de l'Université de Liverpool a effectué des mesures au nord des côtes japonaises, là où la plaque Pacifique plonge sous la plaque Okhotsk, produisant des tremblements de terre. En analysant les caractéristiques des ondes sismiques produites par ces séismes, les géologues britanniques sont arrivés à la conclusion que les failles situées à cet endroit, qui s'enfoncent jusqu'à 150 km sous la surface de la Terre, donc dans le manteau supérieur, sont capables de transporter des quantités d'eau, bien plus importantes que prévu, vers les profondeurs terrestres.

Véritable océan des profondeurs ou simple inclusion d'eau dans les minéraux du manteau ?

Toutefois, Hans Keppler, met en garde contre l'extrapolation faite à partir d'un seul échantillon de ringwoodite. En effet, selon lui, l'eau pourrait très bien être emprisonnée dans des roches spécifiques sous une forme moléculaire appelé hydroxyle. Balayée l'image attrayante d'océans souterrains imaginés par Jules Verne : les molécules d'eau seraient simplement prisonnières dans les minéraux.

Notons qu'à de telles profondeurs, les températures atteignent au moins 1000 °C et que la pression est 200 000 fois plus forte celle que nous connaissons en surface... Difficile de concevoir l'existence d'une masse d'eau liquide.

Quoi qu'il en soit, les implications de cette découverte sont importantes et ne manqueront pas d'alimenter le débat scientifique sur ces zones pratiquement insondables.

Enfin, rappelons que l'eau recouvre 77% de la surface de la Terre et joue un rôle important dans la dynamique des plaques, notamment en tant que lubrifiant lors de la subduction, lorsque les plaques s'enfoncent dans le manteau.

Sources Revealed :
- The vast reservoir hidden beneath the Earth's crust that holds as much water as ALL of the oceans - Daily Mail
- Huge 'Ocean' Discovered Inside Earth - LiveScience
- De gigantesques quantités d'eau enfouies sous nos pieds ? - Science & Vie


Référence :
- Hydrous mantle transition zone indicated by ringwoodite included within diamond ; D. G. Pearson, F. E. Brenker, F. Nestola, J. McNeill, L. Nasdala, M. T. Hutchison, S. Matveev, K. Mather, G. Silversmit, S. Schmitz, B. Vekemans & L. Vincze - Nature 507, 221–224 (13 March 2014) doi:10.1038/nature13080

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