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Un voyage révolutionnaire visant à forer des roches au fond de l'océan Atlantique a donné aux scientifiques le meilleur aperçu à ce jour de ce à quoi pourrait ressembler la Terre sous sa croûte.
Les chercheurs ont collecté un échantillon presque ininterrompu de 1 268 mètres de long de roche verte ressemblant à du marbre provenant d'une région où le manteau terrestre - l'épaisse couche interne qui constitue plus de 80 % de la planète - a pénétré le fond océanique. Les répétitions, qui ont lieu le 8 aoûtScienceont été décrits fournissent un aperçu sans précédent des processus qui conduisent à la formation de la croûte.
"Nous avions cette histoire en tête" sur ce à quoi de telles roches étaient censées ressembler, mais c'est complètement différent quand "vous les voyez là sur une table", explique Natsue Abe, pétrologue à l'Agence japonaise pour les sciences et technologies marines et terrestres à Yokohama.
Les réalisations de l'expédition constituent une « étape fantastique », déclare Rosalind Coggon, géologue marine à l'Université de Southampton, au Royaume-Uni. « Le forage océanique constitue le seul accès à des échantillons provenant des profondeurs de la Terre, qui sont essentiels à la compréhension de la formation et de l’évolution de notre planète. »
Le manteau océanique de la Terre – le type de croûte que l'on trouve principalement sous les mers de la Terre plutôt que sous ses continents – est composé principalement de roches volcaniques denses appelées basalte. Elle est beaucoup plus fine et plus jeune que la croûte continentale car les roches sont continuellement recyclées grâce aux mouvements des plaques tectoniques.
Le basalte se forme lorsque le magma remonte à travers les fissures sous-marines le long des dorsales médio-océaniques. Le magma lui-même provient d'un processus appelé fusion partielle dans le manteau, qui est en grande partie constitué de minéraux translucides, verts et riches en magnésium. À mesure que la matière monte dans le manteau, la pression au-dessus diminue, provoquant la fonte de certains de ces minéraux et la formation de films microscopiques de magma entre les cristaux de roche.
Normalement, seul le magma éclate au fond de l’océan. Mais à certains endroits, la roche du manteau atteint également la surface, où elle entre en contact avec l'eau de mer dans une réaction appelée serpentinisation. Cela modifie la structure de la roche – lui donnant un aspect semblable à celui du marbre – et libère diverses substances, dont de l’hydrogène.
Facile à percer
Visité en mai 2023Résolution JOIDESun endroit où cela s'est produit : une montagne sous-marine appelée massif de l'Atlantide, située à l'ouest de la dorsale médio-océanique de l'Atlantique. Le navire de 143 mètres de long est équipé d'une grue de 62 mètres de haut pour le forage sous-marin.
Les chercheurs à bord ont décidé de Cité perdue pour forer, un emplacement sur le versant sud du massif. La région est caractérisée par des sources hydrothermales dans lesquelles les extrémophiles microbiens utilisent l'hydrogène qui s'échappe.
"Nous avions prévu de forer seulement 200 mètres parce que c'était l'endroit le plus profond que l'homme ait jamais réussi à forer dans la roche du manteau", explique Johan Lissenberg, pétrologue à l'université de Cardiff, au Royaume-Uni. Mais le forage était étonnamment facile et trois fois plus rapide que d’habitude, et il a renvoyé de longs cylindres de roche ininterrompus appelés carottes. «Nous avons donc décidé de continuer», explique Lissenberg. L'équipe ne s'est arrêtée que lorsque l'expédition s'est terminée selon son planning.
Les chercheurs ont maintenant publié leurs premiers résultats. "Ce que nous rapportons représente littéralement ce que vous pouvez faire sur le navire. Une équipe de 30 scientifiques s'est penchée sur les carottes jour et nuit pendant deux mois, documentant, pouce par pouce, comment elles apparaissent."
Lorsque les scientifiques ont examiné la structure de la roche en détail, ils ont remarqué des « caractéristiques inclinées », une signature caractéristique de la théorie dominante selon laquelle le magma se sépare du manteau pour faire partie de la croûte, explique Lissenberg. La roche du manteau était également entrecoupée d'autres types de roches dans les carottes, ce qui suggère que la limite manteau-croûte n'est pas aussi nette que le suggèrent généralement les données sismographiques, explique Jessica Warren, géochimiste à l'Université du Delaware à Newark. Ensemble, ces résultats « sont cruciaux pour comprendre la formation des plaques tectoniques dans les océans », dit-elle.
Un avenir incertain
Ce voyage couronne une digne carrière de quatre décennies pour leRésolution JOIDES, que la National Science Foundation (NSF) des États-Unis avait loué à une entreprise privée. Mais la NSF a annoncé qu'elle ne pouvait plus se permettre les 72 millions de dollars par an nécessaires à l'exploitation du navire après avoir rempli ses obligations en matière d'IODP et que le programme prendrait fin. Cela laisse certains scientifiques, en particulier ceux en début de carrière, incertains quant à l'avenir de ce domaine, explique Aled Evans, géologue marin à l'Université de Southampton.
Un « grand défi » pour les géoscientifiques consiste à forer à travers la couche basaltique et à travers la limite croûte-manteau – appelée discontinuité de Mohorovičić, ou « Moho ». Cela leur permettrait d’accéder à des roches vierges du manteau qui n’ont pas réagi avec l’eau de mer. « Nous n’avons pas encore approfondi le véritable sujet », dit Abe. Le forage étonnamment fluide à Lost City est de bon augure pour ces futures tentatives du navire de recherche japonais.Chikyupourrait être réalisée, ajoute-t-elle. "Les roches du manteau constituent la partie la plus répandue de toute notre planète", explique Evans. "Les échantillonner serait fondamental pour comprendre de quoi est faite notre planète."