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

La Terre manque d’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 recouverte de glace mondiale, une ère connue sous le nom de Boule de neige sur terre. Le broyage de ces calottes glaciaires mondiales a peut-être projeté au bulldozer entre 1,8 et 3 miles (3 et 5 kilomètres) de croûte dans les océans, ont rapporté des chercheurs le 31 décembre. Là, la tectonique des plaques l’a ramenée dans la couche intermédiaire chaude de la Terre, le manteau, le recyclage dans une nouvelle roche.

Si les scientifiques ont raison, Boule de neige sur terre 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, des centaines de millions d’années de couches sédimentaires manquent entre ce socle igné ou métamorphique et les plus anciennes roches sédimentaires conservées. Dans le Grand Canyon, par exemple, il manque tout simplement 1,2 milliard d’années de roche.

Mystère minéral

C. Brenhin Keller, géochronologue à l’Université de Californie à Berkeley, n’essayait pas d’expliquer la Grande Discordance lorsqu’il a lancé ses recherches sur les zircons, des minéraux si résistants 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 de moins que la planète elle-même.

Parce que les zircons peuvent survivre à peu près à tout, ils détiennent des archives de la croûte terrestre même lorsqu’ils sont fondus, remixés et recyclés dans le manteau pour former de nouvelles roches. Keller et son équipe ont recueilli des données sur quelque 34 000 zircons, en se concentrant sur les valeurs d’isotopes particuliers, ou variantes moléculaires, appelés hafnium-176 et hafnium-177.

L’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 s’incorporer au magma et de pénétrer dans la croûte via des éruptions volcaniques, a déclaré Keller à Live Science. En conséquence, le manteau est particulièrement riche en lutétium, et donc également riche en hafnium-176 qui se forme lors de la désintégration du lutétium. La croûte, en comparaison, est plus riche en un autre isotope du hafnium, le 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 provenant du manteau – ou à partir de magma recyclé à partir de la fusion d’une ancienne croûte.

Croûte recyclée

À la grande surprise de Keller et de ses collègues, les ratios dans le zircon ont révélé qu’une grande partie de la 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 faire fondre en un 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 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, afin que Keller et son équipe puissent vérifier si les zircons (et les roches qui les abritaient autrefois) avaient fait un voyage aquatique. Il s’avère qu’ils l’avaient fait.

Une histoire émergeait : des quantités massives de croûte, assez soudainement transférées dans les zones de subduction océanique pour être recraquées 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 », a-t-il déclaré.

Essuyée

Keller admet qu’il s’agit d’une affirmation extraordinaire et qu’elle nécessitera des preuves extraordinaires. Lui et ses collègues ont fait un pas vers la fourniture de 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 de 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.

Keller et son équipe pensent que les glaciers de Snowball Earth ont nettoyé tous les autres cratères d’impact, grattant également un peu le sommet de Sudbury et de Vredefort. 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 pendant 64 millions d’années. À certains endroits, a déclaré Keller, la perte était plus importante, et à d’autres, aucune croûte n’a été perdue.

La glace n’aurait dû raser qu’une moyenne de 0,002 pouce (0,0625 millimètre) de saleté et de roche 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 pouce (0,1 à 4,8 mm), les glaciers de montagne escarpés déplaçant près de 4 pouces (100 mm) de roche et de terre par an.

Les scientifiques avaient déjà considéré les glaciers comme une cause possible de la grande discordance, mais l’idée avait été largement abandonnée, a déclaré Keller. Un article de 1973 sur l’idée du 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 (des marées géantes qui ont nettoyé la terre, mais auraient nécessité que la lune se forme des milliards d’années plus tard qu’elle ne l’a réellement fait) 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 nettoyage 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 d’énergies fossiles. Le refroidissement aurait pu conduire à un climat global glacial, et les glaciers qui en résulteraient auraient alors pu accélérer encore plus l’érosion.

Keller et son équipe s’efforcent d’obtenir des fonds pour tester les roches profondes du sous-sol sous la grande discordance afin de savoir quand elles ont été remontées à la surface. Démêler le moment du soulèvement et de la glaciation, a-t-il dit, pourrait aider à clarifier ce qui a déclenché Snowball Earth – et ce qui est finalement responsable de la disparition de la croûte terrestre.