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Selon d’anciens cristaux, l’eau douce est apparue sur Terre il y a 4 milliards d’années

L'analyse d'anciens cristaux de zircon provenant de la formation de Jack Hills (sur l'image satellite), en Australie occidentale, suggère que l'eau douce circulait sur Terre des centaines de millions d'années plus tôt qu'on ne le pensait. NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS, ÉQUIPE SCIENTIFIQUE AMÉRICAINE/JAPONAISE SUR LES ASTÉROÏDES

Il est possible que la Terre ait eu de l’eau douce, et pas exclusivement salée, dès 600 millions d’années après la formation de la planète, soit un simple clin d’œil dans les temps géologiques.

Les chercheurs ont analysé les molécules d’oxygène contenues dans des cristaux de zircon vieux de 4 milliards d’années provenant des Jack Hills, en Australie occidentale, l’une des plus anciennes formations rocheuses de la planète. Les proportions relatives des formes les plus lourdes et les plus légères de l’oxygène, ou isotopes, dans les zircons ne sont possibles que si une quantité importante d’eau douce était présente. C’est ce que le géochimiste Hamed Gamaleldien, de l’université Khalifa d’Abu Dhabi, et ses collègues ont rapporté le 3 juin dans la revue Nature Geoscience.

Cette découverte suggère que le cycle de l’eau douce sur Terre a pu être actif des centaines de millions d’années plus tôt qu’on ne le pensait. Des études antérieures ont montré qu’un cycle de l’eau robuste, impliquant la pluie et l’évaporation de la terre vers l’atmosphère, puis à nouveau la pluie, existait il y a au moins 3,2 milliards d’années.

Même si un cycle de l’eau douce existait il y a 4 milliards d’années, cela ne signifie pas qu’il y avait nécessairement de la vie sur Terre il y a aussi longtemps, explique M. Gamaleldien. « Mais au moins, nous disposons de l’ingrédient principal pour former la vie. À l’heure actuelle, la plus ancienne preuve reconnue de l’existence de la vie sur Terre provient de tapis microbiens fossilisés, ou stromatolites, dans le chert de Strelley Pool, en Australie (SN : 10/17/18). Ces stromatolites datent de 3,5 milliards d’années.

Les cycles d’évaporation et de pluie modifient la composition chimique des molécules d’eau. Lorsque l’eau s’évapore de la surface de l’océan, laissant le sel derrière elle, la forme la plus légère de l’oxygène, l’oxygène 16, a tendance à s’évaporer plus rapidement que l’oxygène 18, plus lourd. Cette eau plus légère peut alors pleuvoir sur les terres, et peut-être s’évaporer à nouveau. Avec le temps, l’eau douce devient plus concentrée en oxygène-16 que l’eau de mer d’origine.

Lorsque l’eau de pluie s’infiltre dans le sol, elle peut réagir chimiquement avec les roches elles-mêmes ou avec le magma qui s’y trouve, en transmettant ces valeurs isotopiques plus légères de l’oxygène, indices indélébiles de la présence d’eau douce.

Les chercheurs ont analysé les rapports isotopiques de l’oxygène de plus de 1 300 zircons. La plupart des zircons présentaient des valeurs isotopiques d’oxygène relativement lourdes, comme on pourrait s’y attendre dans le cas de l’eau de mer. Mais à deux périodes, il y a environ 3,4 milliards d’années et 4 milliards d’années, les rapports indiquaient une plus grande proportion d’oxygène plus léger.

Dans les zircons datant de 3,4 milliards d’années, l’équipe a mesuré des rapports entre l’oxygène-18 et l’oxygène-16 qui n’étaient que de 0,1 pour mille – une mesure du rapport de ces isotopes par rapport à un rapport isotopique standard de l’oxygène provenant de l’eau de mer. Cette valeur de 0,1 est très faible par rapport à la moyenne des isotopes de l’oxygène des roches de l’époque, qui est d’environ 5 parties par millier. Les zircons datant de 4 milliards d’années présentaient quant à eux des valeurs isotopiques de l’oxygène d’environ 2 parties par millier.

L’équipe a ensuite effectué des milliers de simulations informatiques afin de déterminer la probabilité de différentes explications pour les rapports observés. « Nous avons conclu que l’eau principale de la Terre était océanique, c’est-à-dire salée, explique M. Gamaleldien. « Mais ce n’est que lorsque nous avons utilisé de l’eau douce que nous avons obtenu les résultats que nous avons observés. En outre, les résultats suggèrent également que suffisamment de terres avaient émergé au-dessus du niveau de la mer à cette époque pour permettre l’existence d’un cycle de l’eau. Les chercheurs se sont demandé si la Terre était entièrement recouverte d’océans il y a environ 3 à 4 milliards d’années.

Il n’est pas certain qu’il faille de grands volumes d’eau douce, comme l’indiquerait un cycle de l’eau actif, pour obtenir les valeurs isotopiques observées, explique Jesse Reimink. Toutefois, « cela n’exclut pas cette possibilité », ajoute-t-il.

« Les débuts de la Terre sont très difficiles à étudier, car il y a très peu de données », ajoute-t-il. Les cristaux anciens comme ceux-ci restent les seuls indices dont disposent les scientifiques sur l’époque la plus reculée de la Terre, ajoute-t-il. « Nous devons continuer à repousser les limites de ces grains de zircon.

L’analyse d’anciens cristaux de zircon provenant de la formation de Jack Hills (sur l’image satellite), en Australie occidentale, suggère que l’eau douce circulait sur Terre des centaines de millions d’années plus tôt qu’on ne le pensait.
NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS, ÉQUIPE SCIENTIFIQUE AMÉRICAINE/JAPONAISE SUR LES ASTÉROÏDES

Adaptation Terra Projects

Source : https://www.sciencenews.org/

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