Comment la Terre a-t-elle créé les continents ? Les scientifiques démystifient une explication populaire

Mar 12, 2024

WASHINGTON— Tout le monde sait qu’il existe sept continents sur Terre, mais la manière dont ils sont nés reste encore un mystère. Il existe de nombreuses théories sur la façon dont d'énormes morceaux de la croûte terrestre se sont détachés et ont augmenté au-dessus du niveau de la mer, et certaines sont plus populaires que d'autres. Dans une nouvelle étude, des géologues démystifient l’une des explications les plus courantes expliquant l’existence de la terre ferme.

En 2018, des scientifiques ont proposé que la croûte continentale terrestre provienne de la cristallisation du minéral grenat. La cristallisation du grenat dans les volcans a éliminé le fer non oxydé des plaques terrestres. Dans le même temps, cela retirerait le fer du magma en fusion et le laisserait plus oxydé. Le résultat final est une terre avec une faible teneur en fer par rapport à la croûte océanique. Les continents sont devenus moins denses et suffisamment flottants pour s'asseoir sur le manteau de la planète. La théorie suggère que la différence de densité explique pourquoi les continents s'élèvent suffisamment haut pour avoir des terres sèches alors que les croûtes océaniques sont sous l'eau.

Pour Elizabeth Cottrell, géologue chercheuse et conservatrice des roches au Musée national d'histoire naturelle du Smithsonian, la théorie ne tient pas.

"Il faut des pressions élevées pour rendre le grenat stable, et vous trouvez ce magma à faible teneur en fer dans des endroits où la croûte n'est pas si épaisse et donc la pression n'est pas très élevée", explique Cottrell dans un communiqué de presse.

La même année où cette théorie a été annoncée, Cottrell et son équipe l'ont testée. Ils voulaient voir s’il était vraiment nécessaire que le grenat se cristallise dans les volcans lors du processus de création d’une croûte continentale. Les chercheurs ont simulé la pression et la température massives que l’on trouve sous les volcans à arc continental à l’aide d’une machine appelée presse à piston-cylindre. De la taille d’un mini-réfrigérateur, l’outil est extrêmement épais avec de l’acier solide et du carbure de tungstène.

La force exercée par un gros vérin hydraulique a créé une haute pression sur de minuscules échantillons de roche. La pression variait de 1,5 à 3 gigapascals, soit 8 000 fois la pression à l’intérieur d’une canette de soda. Ensuite, ils ont utilisé des isolants électriques et thermiques et un four autour des roches pour recréer la chaleur que l’on s’attendrait à trouver dans un volcan. Les températures tout au long des 13 expériences allaient de 1 742°F à 2 246°F.

Le minéral grenat provient de la National Rock Collection du Smithsonian Museum. Enfin, les auteurs ont utilisé des faisceaux de rayons X à haute énergie pour réaliser une technique appelée spectroscopie d’absorption des rayons X. Cela permet aux scientifiques d’en apprendre davantage sur la structure et la composition des matériaux en fonction de la manière dont ils absorbent les rayons X. Dans ce scénario, l’équipe s’est concentrée sur les concentrations de fer oxydé par rapport au fer non oxydé.

Leur expérience a montré que les grenats ne contenaient pas suffisamment de fer non oxydé provenant d'échantillons de roches pour contribuer aux niveaux d'épuisement du fer et d'oxydation dans les magmas qui constituent les éléments constitutifs des continents terrestres.

"Ces résultats font du modèle de cristallisation du grenat une explication extrêmement improbable de la raison pour laquelle les magmas des volcans de l'arc continental sont oxydés et appauvris en fer", explique Cottrell. "Il est plus probable que les conditions du manteau terrestre, sous la croûte continentale, soient à l'origine de ces conditions oxydées."

Une fois la théorie démystifiée, une question demeure. Quelle est la cause de l’épuisement du fer qui a façonné la composition des continents que nous connaissons aujourd’hui ? Cela reste une question sans réponse, mais Cottrell a une théorie. Elle suggère que le soufre oxydé pourrait oxyder le fer.

L'étude est publiée dans la revue Science.

A propos de l'auteur

Jocelyn est une journaliste scientifique basée à New York dont les travaux ont été publiés, entre autres, dans Discover Magazine, Health et Live Science. Elle est titulaire d'une maîtrise ès sciences en psychologie avec une concentration en neurosciences comportementales et d'un baccalauréat ès sciences en neurosciences intégratives de l'Université de Binghamton. Jocelyn a rendu compte de plusieurs sujets médicaux et scientifiques allant de l'actualité sur les coronavirus aux dernières découvertes en matière de santé des femmes.

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