Une cro?te gr?ce à un bon mélange
Pour la première fois, des scientifiques de l'ETH ont réussi à reproduire la formation de la cro?te terrestre continentale à l'Archéen à l'aide d'une simulation informatique. Ce modèle permet de mieux comprendre les processus qui se sont déroulés il y a trois à quatre milliards d'années.
La manière dont la cro?te continentale se forme actuellement peut être facilement étudiée avec le modèle de la tectonique des plaques. En revanche, on ne sait pas comment la cro?te continentale a pu se former à l'Archéen, c'est-à-dire il y a trois à quatre milliards d'années, alors que la tectonique des plaques n'existait pas encore.
Aujourd'hui, des géophysiciens dirigés par Antoine Rozel, ma?tre-assistant à l'Institut de géophysique de l'ETH Zurich, présentent dans la revue spécialisée "Nature" un modèle informatique qui devrait alimenter le débat scientifique. Gr?ce à leur modèle, ils ont pu reproduire pour la première fois l'origine de l'ancienne cro?te continentale. Jusqu'à présent, il s'agissait d'un véritable casse-tête.
Vénus ou Io ?
Pour le modèle informatique, les chercheurs se sont inspirés de deux approches explicatives opposées : l'une postule que le matériau de la cro?te s'est constitué à l'Archéen exclusivement en raison du volcanisme, comme cela a été proposé pour Io, la lune de Jupiter. L'autre approche, en revanche, suppose que la cro?te s'est formée par l'accumulation de magma qui est resté chaud dans la cro?te, comme le suggèrent les chercheurs pour Vénus.
Les simulations des chercheurs de l'ETH n'ont pas pu confirmer les deux positions extrêmes : Ni l'une ni l'autre approche ne permet de développer une cro?te continentale composée comme elle devrait l'être d'après les observations de terrain.
Température et pression étroitement définies
"Les roches de la cro?te continentale originelle n'ont pu se former que dans des conditions de température et de pression relativement étroitement définies. Dans les deux variantes extrêmes, ces conditions ne sont pas réunies", explique Rozel. "Si une nouvelle cro?te se forme uniquement à partir de volcans dont le magma se refroidit immédiatement à la surface de la Terre, il en résulte une cro?te trop froide. Inversement, l'autre approche rend la cro?te plus chaude qu'elle ne devrait l'être".
En revanche, la situation est optimale lorsque la cro?te se forme par un mélange des deux mécanismes. L'idéal est qu'environ 30 % de la nouvelle cro?te se forme par volcanisme. Dans ce cas, on obtient une composition rocheuse telle qu'on la trouve par exemple sur la c?te ouest du Groenland.
En deux dimensions, global
Pour que les chercheurs puissent calculer leur modèle, ils ont toutefois d? faire quelques concessions. Leur modèle est certes global, mais il n'est que bidimensionnel. "Si nous voulions une haute résolution régionale et un modèle tridimensionnel, nous devrions calculer pendant au moins dix ans sur un superordinateur", explique Rozel.
Dans leur modèle, les chercheurs prennent en compte différentes grandeurs comme la température, la pression, la teneur en eau de la roche ou sa viscosité. Pour tester les paramètres avec différentes valeurs, les chercheurs ont simulé les processus jusqu'à 100 fois.
Référence bibliographique
Rozel A, Golabek GJ, Jain C, Tackley PJ, Gerya T. Continental crust formation on early Earth controlled by intrusive magmatism. Nature, AOP 9th May 2017. doi : page externe10.1038/nature22042