D'énormes couches de roches sur la Terre primitive ont disparu. Et les scientifiques furtifs les ont peut-être enfin trouvés.

  • Cameron Merritt
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La Terre manque une partie de sa croûte, et maintenant les scientifiques ont une nouvelle piste sur ce qui est à blâmer: beaucoup de glaciers.

Il y a près de 720 millions d'années, la Terre était enveloppée de glace mondiale, une époque connue sous le nom de Snowball Earth. Le broyage de ces calottes glaciaires dans le monde entier pourrait avoir détruit au bulldozer entre 3 et 5 kilomètres de croûte dans les océans, ont rapporté les chercheurs le 31 décembre. Là, la tectonique des plaques l'a ramené dans la couche centrale chaude de la Terre, le manteau, le recyclage. en un nouveau rocher. [En photos: l'océan caché sous la surface de la Terre]

Si les scientifiques ont raison, Snowball Earth explique une caractéristique très étrange de la géologie appelée la grande discordance. Vu dans le monde entier, cette discordance fait référence à une couche où des roches sédimentaires ont été déposées juste au-dessus de la plus ancienne roche du socle de la croûte. Bizarrement, il manque des centaines de millions d'années de couches sédimentaires entre ce socle igné ou métamorphique et les plus anciennes roches sédimentaires préservées. Dans le Grand Canyon, par exemple, il manque tout simplement 1,2 milliard d'années de roches époustouflantes..

Mystère minéral

C. Brenhin Keller, géochronologue à l'Université de Californie à Berkeley, n'a pas tenté d'expliquer la grande discordance lorsqu'il a lancé ses recherches sur les zircons, des minéraux si durs et résistants qu'ils survivent plus longtemps que toute autre partie de la croûte. sur Terre. Les zircons les plus anciens ont 4,4 milliards d'années, seulement 165 millions d'années plus jeunes que la planète elle-même.

Parce que les zircons peuvent survivre à presque tout, ils détiennent des enregistrements de la croûte terrestre même s'ils sont fondus, remixés et recyclés dans le manteau pour former une nouvelle roche. Keller et son équipe ont rassemblé des données sur quelque 34000 zircons, en se concentrant sur les valeurs d'isotopes particuliers, ou variantes moléculaires, appelées hafnium-176 et hafnium-177.

Le hafnium-176 est un isotope de l'élément métallique argenté hafnium qui se forme lors de la désintégration radioactive du lutétium, un autre élément argenté. Le lutétium a tendance à rester dans le manteau, plutôt que de devenir incorporé dans le magma et de se propager dans la croûte via des éruptions volcaniques, a déclaré Keller. En conséquence, le manteau est particulièrement riche en lutétium, et donc il est également riche en hafnium-176 qui se forme à mesure que le lutétium se désintègre. La croûte, en comparaison, est plus riche en un autre isotope de l'hafnium, l'hafnium-177. Pour cette raison, le rapport de l'hafnium-176 à l'hafnium-177 dans un zircon peut indiquer aux chercheurs si ce zircon s'est formé à partir de magma qui provient du manteau - ou de magma qui a été recyclé à partir de la fusion de la vieille croûte..

Croûte recyclée

À la grande surprise de Keller et de ses collègues, les rapports dans le zircon ont révélé qu'une grande quantité de vieille croûte avait été recyclée et refondue pour fabriquer de nouveaux zircons, et tout cela en même temps. C'était "vraiment dramatique", a déclaré Keller.

"Si vous voulez faire cela à l'échelle mondiale, vous devez chauffer beaucoup de croûte et la fondre en nouveau magma", a-t-il déclaré..

Pour faire cela rapidement, une grande partie de la croûte devrait fondre rapidement dans la croûte inférieure, a déclaré Keller, ou elle devrait être poussée vers le bas dans le manteau au fond de la mer dans un processus appelé subduction. Heureusement, voyager dans l'eau laisse un ensemble spécifique d'empreintes moléculaires sur les molécules d'oxygène dans les zircons, de sorte que Keller et son équipe ont pu vérifier si les zircons (et les roches qui les abritaient autrefois) avaient fait un voyage aquatique. Il s'avère qu'ils l'avaient fait. [Photos: Les formations géologiques les plus étranges du monde]

Une histoire émergeait: des quantités massives de croûte, transférées assez soudainement vers les zones de subduction océanique pour être redescendues dans le manteau. Mais si toute cette croûte s'est déplacée dans l'océan, quelqu'un aurait probablement dû remarquer l'érosion, a déclaré Keller..

«Et en effet, nous avons - dans la grande discordance», dit-il.

Essuyée

Keller admet qu'il s'agit d'une revendication extraordinaire et nécessitera des preuves extraordinaires. Lui et ses collègues ont fait un pas en avant pour fournir certaines de ces preuves en examinant une autre ligne de recherche, sur les cratères d'impact. Il y a environ 700 millions d'années, ont-ils découvert, les cratères d'impact de la Terre ont été presque nettoyés. Seuls deux énormes cratères, le bassin de Sudbury au Canada et le cratère Vredefort en Afrique du Sud, sont antérieurs à Snowball Earth - et ces cratères étaient incroyablement énormes, mesurant à l'origine 93 miles (150 km) et 185 miles (300 km) de diamètre, respectivement. Ils ont été érodés à une fraction de leur taille d'origine. [Crash! 10 plus grands cratères d'impact sur Terre]

Keller et son équipe pensent que les glaciers de Snowball Earth ont nettoyé tous les autres cratères d'impact, grattant un peu le sommet de Sudbury et de Vredefort également. Selon leurs calculs, une moyenne de 1,8 à 3 miles verticaux (3 et 5 km) de croûte a été grattée par les calottes glaciaires de Snowball Earth sur 64 millions d'années. À certains endroits, a déclaré Keller, la perte était plus grande, et dans d'autres, aucune croûte n'a été perdue du tout..

La glace aurait dû raser seulement une moyenne de 0,002 pouces (0,0625 millimètre) de saleté et de rocher de la croûte chaque année pour accomplir cet exploit, a déclaré Keller. C'est un jeu d'enfant même pour les glaciers modernes, a-t-il déclaré. Aujourd'hui, les taux d'érosion des calottes glaciaires continentales varient de 0,004 à 0,19 pouces (0,1 à 4,8 mm), avec des glaciers de montagne abruptes déplaçant près de 4 pouces (100 mm) de roches et de terre par an..

Les scientifiques avaient auparavant considéré les glaciers comme une cause possible de la grande discordance, mais l'idée avait été en grande partie abandonnée, a déclaré Keller. Un article de 1973 sur l'idée par le géologue de l'Université de Caroline du Nord William White n'a pas réussi à recueillir une seule citation par d'autres chercheurs. D'autres théories incluent l'impossible (les marées géantes qui ont nettoyé la terre, mais auraient obligé la lune à se former des milliards d'années plus tard qu'elle ne l'a fait réellement) et la plus raisonnable (le soulèvement et l'altération ultérieure d'un supercontinent massif).

Il est possible que le soulèvement et les glaciers aient joué un rôle dans le dégagement de kilomètres de croûte, a déclaré Keller. En 2013, des chercheurs ont découvert que les roches de l'ère Snowball Earth avaient capturé et stocké le dioxyde de carbone de l'atmosphère, peut-être parce que les intempéries extrêmes avaient rendu les roches particulièrement poreuses. Cette capture de dioxyde de carbone aurait pu déclencher un refroidissement global, le revers du réchauffement climatique survenant à l'époque moderne en raison de la combustion de combustibles fossiles. Le refroidissement aurait pu conduire à un climat glacé mondial, et les glaciers résultants auraient alors pu accélérer encore plus l'érosion.

Keller et son équipe travaillent pour obtenir des fonds pour tester les roches profondes du sous-sol sous la grande discordance pour savoir quand elles ont été soulevées à la surface. Dénoncer le moment du soulèvement et de la glaciation, a-t-il déclaré, pourrait aider à clarifier ce qui a déclenché Snowball Earth - et ce qui est finalement responsable de la disparition de la croûte terrestre..

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Note de l'éditeur: cet article a été mis à jour pour indiquer que la lune aurait dû se former «plus tard» et non «plus tôt» comme cela avait été dit, afin de soutenir une théorie des marées géantes pour expliquer les couches manquantes.

Publié à l'origine le .




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