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La Terre « boit » plus d’eau de mer par la fosse des Mariannes qu’on ne le pensait

La surface de la Terre est recouverte par 3/4 d’océans, mais une nouvelle étude suggère que le manteau contient beaucoup plus d’eau qu’on ne le pensait auparavant. Les observations de l’activité sismique autour de la fosse des Mariannes ont révélé que les plaques tectoniques en subduction entraînent de plus en plus d’eau dans la Terre, ce qui pourrait changer notre compréhension du cycle global de l’eau.

La fosse des Mariannes est surtout connue pour être la plus profonde de tous les océans, plongeant jusqu’à près de 11 000 m à son point le plus bas. En effet, la fosse est le lieu de rencontre de deux plaques tectoniques – la minuscule plaque Mariana et la grande plaque Pacifique. Plus vieille et plus dense, cette dernière glisse sous l’ancienne, ce qui permet à de grandes quantités d’eau de mer de s’écouler à travers les fissures dans la croûte terrestre et le manteau supérieur.

Mais cela ne fonctionne pas comme un simple liquide. Sous la température et la pression plus élevées à cette profondeur, l’eau peut être bloquée dans les roches de la plaque inférieure sous forme de minéraux hydratés, qui s’enfoncent ensuite plus profondément dans le manteau comme le fait la plaque. Alors, combien d’eau finit sous cette forme ?

« Les estimations précédentes varient considérablement en ce qui concerne la quantité d’eau plongée à plus de 97 km », a déclaré Douglas A. Wiens, conseiller de recherche pour l’étude. « La principale source d’incertitude dans ces calculs était la teneur en eau initiale du manteau. »

Pour mieux comprendre, les chercheurs de l’Université de Washington à Saint-Louis ont utilisé un réseau de 19 sismographes déployés au fond de l’océan autour de la fosse des Mariannes, appuyés par sept sondages terrestres situés dans les îles Mariannes voisines. Grâce à ces instruments, l’équipe a écouté plus d’un an de mouvements sismiques pour mieux observer la structure et la vitesse des plaques.

L’équipe a constaté que la roche hydratée dans la région s’étend sur près de 32 km sous le fond marin. Des études antérieures avaient montré des structures souterraines en projetant des ondes sonores provenant de canons à air comprimé de navires de recherche, mais ceux-ci ne pouvaient observer qu’une fraction de cette distance.

« Les conventions précédentes étaient basées sur des études de sources actives, qui ne peuvent montrer que les 3 à 4 milles dans la plaque entrante », a déclaré Chen Cai, premier auteur de l’étude. « Ils ne pouvaient pas être très précis sur son épaisseur, ni sur son hydratation. Notre étude a essayé de la limiter. Si l’eau peut pénétrer plus profondément dans la plaque, elle peut rester là et être ramenée à des profondeurs plus profondes. »

Les observations suggèrent que dans la fosse des Mariannes, la quantité d’eau capturée et entraînée vers le bas est quatre fois supérieure à celle estimée par les études précédentes. Si cette tendance s’applique à d’autres régions du monde, il pourrait y avoir environ trois fois plus d’eau dans le manteau profond que nous le pensions. Cela cadre bien avec la découverte récente de formes exotiques de glace piégées dans des diamants, qui sont aussi la preuve d’un manteau plus humide.

Alors, où finit toute cette eau? Il est communément admis que la majeure partie de celle-ci est rejetée à la surface par des éruptions volcaniques, parfois à des centaines de kilomètres. Cependant, l’équipe affirme que les nouvelles découvertes suggèrent que beaucoup plus d’eau entre que sort, ce qui pourrait nous inciter à regarder de plus près notre compréhension du cycle global de l’eau.

La recherche a été publiée dans la revue Nature.

Adaptation La Terre du Futur

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