Les preuves d'une ancienne section de la croûte terrestre suggèrent que la Terre était autrefois un monde aquatique, il y a environ trois milliards d'années. Si cela est vrai, cela signifie que les scientifiques doivent reconsidérer leur réflexion sur les exoplanètes et l'habitabilité. Ils devront également reconsidérer leur compréhension de la façon dont la vie a commencé sur notre planète.
Un nouvel article présente ces résultats dans la revue Nature Geoscience. Le titre de l'article est «Émergence continentale archéenne limitée reflétée dans un début archéen18Océan enrichi en O. » Les co-auteurs sont Boswell Wing de l'Université du Colorado, Boulder, et son ancien étudiant post-doc, Benjamin Johnson à l'Iowa State University.
Le travail est concentré sur une zone de l'Outback australien appelée le quartier Panorama. Dans cette région du nord-ouest de l'Australie, il y a une dalle de fond océanique vieille de 3,2 milliards d'années, qui a été renversée. Le morceau de croûte contient des indices chimiques sur l'eau de mer de l'ancienne Terre.
"Il n'y a pas d'échantillons d'eau océanique très ancienne qui traînent, mais nous avons des roches qui ont interagi avec cette eau de mer et se sont souvenues de cette interaction", a déclaré Johnson dans un communiqué de presse.
"L'origine et l'évolution de la biosphère terrestre ont été façonnées par les histoires physiques et chimiques des océans."
Extrait de l'article «Émergence continentale archéenne limitée reflétée dans une18Océan enrichi en O.
Les auteurs voulaient relancer le débat sur ce à quoi ressemblait la Terre antique et ouvrir de nouveaux horizons dans la discussion.
Dans l’introduction de leur article, les deux auteurs disent: «L’origine et l’évolution de la biosphère terrestre ont été façonnées par l’histoire physique et chimique des océans. Les sédiments chimiques marins et la croûte océanique altérée conservent un enregistrement géochimique de ces histoires. Les sédiments chimiques marins, par exemple, présentent une augmentation de leur18O /16O ratio dans le temps. "
Les sédiments marins ont été bien étudiés au fil du temps, mais les auteurs de cette étude se sont plutôt penchés sur l'ancienne croûte. Les anciens océans contenaient différents types d'oxygène qui étaient ensuite déposés dans la croûte. Les scientifiques ont rassemblé plus de 100 échantillons de la roche ancienne et l'ont analysée pour deux isotopes d'oxygène: l'oxygène-16 et l'oxygène 18. Ils voulaient trouver la quantité relative de chaque isotope dans l'ancienne croûte, pour la comparer aux quantités dans les sédiments.
Leurs résultats ont montré plus d'oxygène-18 dans la croûte lorsqu'elle s'est formée il y a 3,2 milliards d'années, ce qui signifie que l'océan à cette époque avait plus d'oxygène-18. Les deux chercheurs disent que cela signifie que lorsque cette croûte s'est formée, il n'y avait pas de continent. En effet, lorsque les continents se forment, ils contiennent des argiles, et ces argiles auraient absorbé l'oxygène 18 plus lourd. Donc, s'il y avait eu des continents il y a 3,2 milliards d'années, leurs échantillons de croûte auraient contenu moins d'oxygène-18.
La conclusion générale de leur travail est que les océans de la Terre ont traversé deux états distincts: un avant la formation des continents et un après la formation des continents.
Les sédiments chimiques marins ont été largement étudiés pour essayer de reconstituer la formation des continents sur la Terre antique. Comme le dit l'étude, ces sédiments anciens comprennent «les carbonates, les phosphates, la silice microcristalline et les oxydes de fer. Comme ces minéraux se forment directement à partir d'espèces aqueuses, ils peuvent refléter le?18O de l'eau avec laquelle ils coexistent. Les sédiments ressemblent à une archive de la Terre à l'époque, et les sédiments plus anciens montrent des valeurs d'oxygène-18 augmentant régulièrement dans le temps, jusqu'à aujourd'hui. Mais ce travail contraste avec cela, et les auteurs suggèrent que l'oxygène de l'eau de mer-18 a diminué avec le temps.
Les deux scientifiques ont construit un modèle pour la Terre antique, montrant que «l'initiation de l'altération continentale à la fin de l'Archéen, il y a entre 3 et 2,5 milliards d'années, aurait entraîné un18Océan Archéen précoce enrichi en O à?18O valeurs similaires à celles de l'eau de mer moderne. » Ce n'est donc qu'après la formation des continents que les valeurs de l'oxygène 18 pourraient commencer à ressembler aux valeurs modernes.
Bien que cette étude indique la possibilité de la Terre antique comme un monde d'eau, cela ne signifie pas que la planète était sans aucune forme terrestre. Des zones terrestres de taille insulaire, voire des micro-continents, peuvent avoir existé à l'époque, de nature volcanique et très rocheuses. Mais les types de vastes formes terrestres qui couvrent la Terre aujourd'hui, riches en sols et avec de hautes chaînes de montagnes, peuvent ne pas avoir existé. S'ils l'avaient fait, la teneur en oxygène-18 aurait plus ressemblé à celle d'aujourd'hui.
"Il n'y a rien dans ce que nous avons fait qui dit que vous ne pouvez pas avoir de minuscules micro-continents qui sortent des océans", a déclaré Wing dans un communiqué de presse. "Nous ne pensons tout simplement pas qu'il y avait une formation à l'échelle mondiale de sols continentaux comme nous l'avons fait aujourd'hui."
Les auteurs ne suggèrent pas que leur travail est l'élément de preuve définitif dans la discussion en cours autour de la Terre primitive. Ils notent que ce sont d'autres raisons possibles pour leurs résultats.
Si les continents anciens se formaient beaucoup plus lentement que les continents modernes, cela pourrait expliquer la différence en oxygène-18. Il est également possible que les argiles qui absorbent l'oxygène-18 se soient formées dans l'océan lui-même plutôt que sur les continents.
Cela indique un mystère durable dans les sciences de la Terre: quand exactement les continents se sont-ils formés?
Il est probable, selon certaines preuves, que les continents ne pourraient se former que lorsque le noyau de la Terre dégagerait de la chaleur et se refroidirait. En tout cas, les continents modernes n’ont pris forme qu’après le Jurassique. Avant cela, le seul super-continent du Gondwana couvrait environ un cinquième de la surface de la Terre. Wing veut examiner les zones les plus jeunes de la croûte terrestre pour essayer de déterminer plus clairement quand les continents modernes se sont formés.
Cette étude aborde également les débuts de la vie sur Terre, et comment et quand elle s'est formée. Les premiers océans de la Terre, tout comme les océans modernes, ont agi comme un tampon, qui «a assuré la médiation des rétroactions climatiques entre la biosphère, l'atmosphère et la géosphère à travers les temps profonds, contribuant à garantir l'habitabilité planétaire à long terme».
La science a brossé un tableau de ce à quoi pouvait ressembler la première Terre et de la nature des océans. Mais c'est loin d'être terminé. Les preuves sont toutes enterrées, dans la roche et dans le temps. Et alors que nous cherchons à comprendre le changement climatique ici sur Terre, et à mesure que nous examinons de mieux en mieux les exoplanètes, toutes ces questions sur la Terre antique, les océans et la biosphère prennent une importance nouvelle.
Comme le disent les auteurs dans leur article, "Une Terre primitive sans continents émergents peut avoir ressemblé à un" monde de l'eau ", créant une contrainte environnementale importante sur l'origine et l'évolution de la vie sur Terre ainsi que sur son éventuelle existence ailleurs.“
"L'histoire de la vie sur Terre suit les niches disponibles", a déclaré Wing. "Si vous avez un monde aquatique, un monde couvert par l'océan, alors les niches sèches ne seront tout simplement pas disponibles."
Plus:
- Document de recherche: Émergence continentale archéenne limitée reflétée dans un océan enrichi au début de l'Archéen 18O
- Communiqué de presse: la Terre primitive était peut-être un «monde aquatique»
- Wikipédia: Ocean Planet
