Mécanicien automobile

Mar 04, 2024

Dem10/Jennifer Renteria, Smithsonian.

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La Terre, notre demeure chérie dans le cosmos, possède une caractéristique remarquable qui la distingue de ses pairs planétaires : les continents et leur hauteur au-dessus du niveau de la mer. Ces masses continentales colossales, regorgeant de vie et de diversité, contribuent à l’habitabilité unique de notre planète. Pourtant, les origines des continents terrestres, ainsi que leurs propriétés distinctes, ont longtemps intrigué les scientifiques.

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Aujourd'hui, une nouvelle étude menée par Elizabeth Cottrell, géologue de recherche et conservatrice de roches au Musée national d'histoire naturelle du Smithsonian, et Megan Holycross, professeure adjointe à l'Université Cornell, nous a peut-être rapproché de la résolution de ce mystère.

Autrement dit, leur étude, publiée dans Science, remet en question et démystifie une hypothèse populaire qui cherchait à expliquer pourquoi la croûte continentale possède une teneur en fer plus faible et est plus oxydée que son homologue océanique. Ceci est important car le manque de fer est essentiel pour expliquer pourquoi une grande partie de la surface de notre planète se trouve au-dessus du niveau de la mer, permettant ainsi à la vie de prospérer sur terre.

Pour vraiment comprendre l'impact de cette recherche sur notre compréhension des origines continentales de la Terre, Interesting Engineering (IE) a engagé une conversation éclairante avec Elizabeth Cottrell elle-même.

"Parmi les planètes rocheuses du système solaire interne, la croûte continentale est unique à la planète Terre. Il est important de noter que la croûte continentale a des concentrations plus faibles d'élément fer par rapport à la croûte océanique", a expliqué Cottrell à IE.

Elle a décrit comment cela rend la croûte continentale moins dense et plus flottante que la croûte océanique, de sorte qu'elle ne se recycle pas facilement vers l'intérieur de la Terre lorsque les plaques tectoniques de la Terre se déplacent.

"En conséquence, les continents terrestres sont anciens - âgés de plus de 4 milliards d'années à certains endroits - et très stables par rapport à la croûte océanique, qui survit rarement plus de 200 000 ans avant d'être recyclée à l'intérieur de la Terre en raison de sa haute densité. " elle a ajouté.

Elle a également expliqué que le fer de la croûte continentale est plus susceptible d’être dans un état chimique oxydé que le fer de la croûte océanique. Il est important de noter que les géologues cherchent depuis longtemps à comprendre comment se forme la croûte continentale oxydée et appauvrie en fer de la Terre et pourquoi elle ne se forme pas sur d'autres planètes de notre système solaire.

"Dans notre étude, nous nous sommes rapprochés de la compréhension des mécanismes viables qui pourraient opérer pour épuiser la croûte continentale de fer", a déclaré Cottrell.

"Une hypothèse populaire suggérait que la cristallisation du minéral grenat [un groupe de minéraux silicatés et la pierre de naissance de janvier] à partir de roches en fusion profondément sous la surface de la Terre pourrait permettre d'extraire le fer."

Elle a décrit comment l’élimination d’un minéral riche en fer de la roche en fusion aurait pour conséquence que la roche restante contiendrait moins de fer, la rendant semblable à la croûte qui forme les continents. Cette hypothèse était séduisante car le fer est présent dans un minéral appelé grenat sous deux formes différentes : une avec moins d'oxygène (dite « réduite ») et une avec plus d'oxygène (dite « oxydée »).

De plus, elle a souligné que si le grenat éliminait sélectivement le type de fer contenant moins d’oxygène, cela donnerait non seulement des roches contenant moins de fer, mais également des roches contenant plus d’oxygène, répondant ainsi à deux caractéristiques cruciales de la croûte continentale.

"Dans notre laboratoire, nous avons décidé de tester cette théorie. Nous avons fait croître des cristaux de grenat minéral à partir de roches en fusion à des pressions et des températures élevées dans un appareil spécial appelé presse à piston et cylindre", a-t-elle déclaré. De cette manière, les chercheurs ont tenté de reproduire en laboratoire la chaleur et la pression intenses de la croûte terrestre.

Smithsonien

"Les presses à piston-cylindre ne sont pas vraiment de haute technologie : elles fonctionnent sur le même principe qu'un cric de voiture... Nous avons certaines des mêmes compétences qu'un mécanicien automobile à cet égard", a-t-elle ajouté.

"Nous avons ensuite refroidi le mélange si rapidement que la chimie s'est "gelée", générant le grenat minéral entouré de verre qui était autrefois de la roche en fusion."