L’eau à la surface de le Terre se présente à l’état liquide, sauf quand elle prend la forme de glace ou de neige aux pôles, dans les massifs montagneur ou en hiver sur certains continents. L’eau à l’état liquide compose les océans et les mers où elle couvre 70,8 % de la surface de la terre, soit 361 millions de km², pour un volume évalué à 1 332 millions de km³.
La question de savoir comment cette eau se trouve sur la Terre se pose inévitablement . Il est souvent répondu qu’elle aurait été apportée sur la jeune planète par des comètes et astéroïdes. Mais où ces astres auraient-ils trouvé l’eau nécéssaire, vu qu’ils n’auraient pas pu la synthétiser eux-mêmes. De plus, comment auraient-ils pu la pomper sur une planète où de l’eau se serait trouvée pour l’apporter sur la Terre en traversant le vide sidéral.
Par ailleurs combien d’astéroïdes aurait-il fallu pour déverser sur la Terre un volume de 1 332 millions de km 3 d’eau ?. Enfin, pourquoi ne retrouve-t-on pas trace d’un tel mécanisme sur les planètes du système solaire analogues à la Terre, telles que la Lune ou Mars ?
Il avait fallu nécessairement que cette eau se trouve déjà sur la Terre. Mais alors comment s’y serait-elle formée et y aurait-elle pu y demeurer sans se vaporiser vu les températures élevées qui régnaient initialement sur la croûte terrestre, même dans les couches superficielles de celles-ci.?
Un début de réponse vient d’être apportée à ces questions. L’eau qui se trouverait sous la croute terrestre, au point d’y constituer un véritable océan, n’y serait pas sous forme liquide mais comme un des composants d’un minéral hydraté nommé la ringwoodite.
En 2009, au Brésil, l’équipe du Dr. Graham Pearson, directeur de recherche sur l’exploration des diamants à l’Université d’Alberta, avait découvert fortuitement un diamant singulier. Issu d’une zone de transition entre le manteau supérieur et le manteau inférieur, ce diamant s’était formé sous d’importantes pressions et températures, à une profondeur située entre 410 et 660 km, alors que la majorité des diamants prennent forme à environ 150 km sous la surface.
Cette pierre, seul échantillon naturel dont on disposait récemment, présente une inclusion dans laquelle est logé un minéral hydraté : la ringwoodite. Il s’agit d’un minéral qu’on ne retrouvait jusqu’alors que dans les météorites, ou par le biais d’expériences en laboratoire. On peut en effet l’obtenir à partir d’olivine, une roche très commune, en la soumettant à des températures et pressions très importantes, et à la condition d’exposer l’échantillon à de l’eau.
Les diamants, en géologie, apparaissent comme de véritables machines à remonter le temps, ou tout au moins le temps géologique. « Lorsque les diamants se forment » explique Graham Pearson, « ils piègent de très petites inclusions des matériaux qui composent le manteau en profondeur. […] C’est à l’intérieur des inclusions du diamant que nous avons trouvé la ringwoodite qui contient cette molécule OH- attachée à elle, et qui correspond à une liaison de molécule d’eau structurellement modifiée ».
Le minéral est alors hydraté sous une forme solide. « Nous devons poursuivre notre travail pour déterminer si cela signifie que l’ensemble de la zone de transition contient de grandes quantités d’eau. Si c’est le cas, si la zone de transition du manteau terrestre est uniformément composée de minéraux comme celui retrouvé au Brésil, ce qui est fort probable, alors, il y a l’équivalent d’un à deux océans mondiaux sous nos pieds » explique Graham Pearson.
Autrement dit, pour répondre à notre question précédente, l’eau que l’on trouve sur la Terre ne proviendrait pas de l’espace mais du processus de formation de la Terre. La même raison expliquerait le présence d’eau en abondance sur Vénus. Par contre l’eau qui devait également se trouver sur la Lune ou sur Mars, s’y serait évaporée, n’y étant pas en quantité suffisant vu la taille de ces astres.
Référence
https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1253358
Share on Dehydration melting at the top of the lower mantle
Brandon Schmandt and others
13 Jun 2014
Vol 344, Issue 6189
pp. 1265-1268
- Cycling water through the transition zone
- The water cycle involves more than just the water that circulates between the atmosphere, oceans, and surface waters. It extends deep into Earth’s interior as the oceanic crust subducts, or slides, under adjoining plates of crust and sinks into the mantle, carrying water with it. Schmandt et al. combined seismological observations beneath North America with geodynamical modeling and high-pressure and -temperature melting experiments. They conclude that the mantle transition zone—410 to 660 km below Earth’s surface—acts as a large reservoir of water.
Science, this issue p. 1265
Abstract
The high water storage capacity of minerals in Earth’s mantle transition zone (410- to 660-kilometer depth) implies the possibility of a deep H2O reservoir, which could cause dehydration melting of vertically flowing mantle. We examined the effects of downwelling from the transition zone into the lower mantle with high-pressure laboratory experiments, numerical modeling, and seismic P-to-S conversions recorded by a dense seismic array in North America. In experiments, the transition of hydrous ringwoodite to perovskite and (Mg,Fe)O produces intergranular melt. Detections of abrupt decreases in seismic velocity where downwelling mantle is inferred are consistent with partial melt below 660 kilometers. These results suggest hydration of a large region of the transition zone and that dehydration melting may act to trap H2O in the transition zone.
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