Et si une partie considérable de l’eau terrestre se trouvait non pas dans les océans, les glaciers ou les nappes phréatiques, mais presque à la frontière du noyau de notre planète ?
Une nouvelle étude suggère que des minéraux jusqu’ici inconnus pourraient être capables d’emprisonner de grandes quantités d’eau dans les profondeurs extrêmes de la Terre, jusqu’à environ 2 900 kilomètres sous la surface.
Une découverte qui pourrait profondément modifier notre compréhension du cycle de l’eau… et de l’histoire de notre planète.
De l’eau là où l’on pensait les roches presque sèches
Lorsque nous imaginons le cycle de l’eau, nous pensons généralement aux océans, à l’évaporation, aux nuages, aux pluies et aux rivières.
Mais ce cycle possède aussi une partie beaucoup plus discrète.
Par le mouvement des plaques tectoniques, des roches hydratées sont progressivement entraînées dans les profondeurs de la Terre. Une partie de cette eau peut ensuite être ramenée vers la surface par le volcanisme.
On savait donc déjà que le manteau terrestre contenait de l’eau.
Le problème était de comprendre jusqu’où cette eau pouvait descendre et sous quelle forme elle pouvait survivre aux températures et pressions incroyables du manteau inférieur.
Celui-ci s’étend approximativement de 660 à 2 900 kilomètres de profondeur.
Or ses principaux minéraux, notamment la bridgmanite et la ferropericlase, ne semblaient pas capables de conserver suffisamment d’eau pour expliquer certaines observations géochimiques.
Des conditions recréées en laboratoire
Pour essayer de résoudre l’énigme, une équipe internationale de chercheurs a reproduit les conditions régnant à plusieurs milliers de kilomètres sous nos pieds.
Les scientifiques ont utilisé des cellules à enclumes de diamant.
Le principe est spectaculaire : un minuscule échantillon est comprimé entre deux pointes de diamant tandis que des lasers le chauffent à plusieurs milliers de degrés.
Les expériences ont atteint des pressions comprises entre environ 78 et 198 gigapascals, avec des températures de l’ordre de 2 100 à 2 500 °C.
Des rayons X produits par synchrotron ont ensuite permis aux chercheurs d’observer les structures cristallines qui apparaissaient dans ces conditions extrêmes.
Et c’est là qu’ils ont découvert quelque chose d’inattendu.
Deux nouveaux minéraux capables de piéger l’eau
Les expériences ont fait apparaître deux oxyhydroxydes de fer jusqu’ici inconnus, désignés par les formules :
Fe₅O₁₂Hₓ et Fe₇O₁₂Hₓ.
Leur particularité ?
Ils sont capables d’intégrer de l’hydrogène directement dans leur structure cristalline.
Autrement dit, l’eau ne se trouverait pas à cette profondeur sous forme de rivières, de poches ou d’océans souterrains.
Elle serait chimiquement enfermée dans les minéraux eux-mêmes.
Plus étonnant encore, ces minéraux se sont formés même lorsque les échantillons de départ ne contenaient que des traces extrêmement faibles d’eau.
Dans certaines expériences, moins de 0,1 % d’eau était présent.
Cela signifie que de minuscules quantités d’hydrogène pourraient suffire à stabiliser ces minéraux hydratés dans le manteau profond.
Une réserve potentiellement gigantesque
C’est probablement l’aspect le plus fascinant de l’étude.
Le composé Fe₅O₁₂Hₓ semble particulièrement riche en hydrogène.
D’après les calculs des chercheurs, une concentration d’environ 1 % seulement de ce minéral dans certaines parties du manteau pourrait suffire à stocker une proportion importante de l’inventaire estimé d’hydrogène de la Terre silicatée.
Cela ne signifie cependant pas que 1 % de tout le manteau est constitué de ce minéral.
Les chercheurs pensent plutôt qu’il pourrait être concentré dans certaines régions très profondes situées au voisinage de la frontière entre le manteau et le noyau.
À environ 2 900 kilomètres sous nos pieds, nous arriverions ainsi dans une zone susceptible de cacher l’un des grands réservoirs d’eau de notre planète.
Une eau vieille comme la Terre ?
Une hypothèse particulièrement intéressante concerne l’origine de cette eau.
Il y a plus de quatre milliards d’années, la jeune Terre était en grande partie recouverte de magma.
Au-dessus du noyau aurait pu subsister pendant un certain temps un gigantesque océan magmatique basal.
En refroidissant et en cristallisant, les dernières poches de magma auraient progressivement concentré certains éléments, notamment le fer et l’eau.
Or ce sont précisément les conditions nécessaires à la formation des nouveaux minéraux découverts.
Comme ils sont particulièrement denses, ils auraient ensuite pu s’accumuler près de la frontière noyau-manteau et y rester pendant des milliards d’années.
Une partie de l’eau enfermée aujourd’hui dans les profondeurs de la Terre pourrait ainsi être presque aussi ancienne que la planète elle-même.
Le cycle de l’eau pourrait descendre jusqu’au noyau
Mais cette eau profonde n’est peut-être pas condamnée à rester emprisonnée éternellement.
Le manteau terrestre est animé de mouvements extrêmement lents.
Certaines matières remontent des profondeurs sous la forme de panaches mantelliques.
Lorsque les roches hydratées remontent, la pression diminue. Les minéraux capables de retenir l’eau dans les profondeurs peuvent alors devenir instables.
Ils libèrent leur hydrogène ou leur eau vers d’autres minéraux ou vers les magmas.
À très long terme, une partie de cette eau pourrait finalement rejoindre la surface par l’intermédiaire des volcans.
Le cycle de l’eau terrestre pourrait donc être beaucoup plus profond qu’on ne l’imaginait : de l’atmosphère jusqu’aux confins du noyau terrestre.
Un possible lien avec certaines mystérieuses structures profondes
La découverte pourrait également aider les géologues à comprendre certaines anomalies détectées par les ondes sismiques.
Près de la frontière entre le noyau et le manteau existent en effet des régions étranges dans lesquelles les ondes sismiques ralentissent fortement.
On les appelle les zones à ultra-faible vitesse, ou ULVZ.
La formation de ces oxyhydroxydes riches en fer modifie la composition et les propriétés physiques des roches environnantes.
Ils pourraient donc participer à certaines des signatures sismiques observées à proximité du noyau.
Plus intrigant encore, ces concentrations de matières riches en eau pourraient influencer la naissance des grands panaches mantelliques.
Lorsque la chaleur provenant du noyau atteint ces zones, les minéraux hydratés pourraient fondre plus facilement et libérer de l’eau ainsi que d’autres éléments volatils.
Ces substances faciliteraient ensuite la formation et la remontée du magma.
Il pourrait donc exister un lien direct entre l’eau stockée à près de 3 000 kilomètres de profondeur et certains phénomènes volcaniques observés à la surface.
Mais aucun « océan caché » n’a encore été découvert
Il faut toutefois rester prudent.
Les chercheurs ont démontré que ces minéraux peuvent exister dans les conditions du manteau inférieur.
Ils n’ont pas encore démontré qu’ils existent réellement en grandes quantités à l’intérieur de la Terre.
Nous ignorons également leur abondance, leur répartition exacte et la quantité totale d’eau qu’ils pourraient emprisonner.
Parler aujourd’hui d’un gigantesque « océan souterrain » serait donc trompeur.
Il s’agirait plutôt d’un immense réservoir potentiel d’eau stockée à l’échelle atomique dans les roches.
Et cette différence est essentielle.
Une Terre encore largement inconnue
Nous avons envoyé des sondes à plusieurs milliards de kilomètres de notre planète, mais nous ne pouvons toujours pas observer directement ce qui se passe à seulement quelques milliers de kilomètres sous nos pieds.
Le centre de la Terre reste inaccessible.
Pour comprendre ces régions, les scientifiques doivent combiner expériences à très haute pression, analyses de roches volcaniques, simulations numériques et observation des ondes sismiques.
La découverte de ces deux nouveaux minéraux apporte donc une pièce supplémentaire à un immense puzzle.
Elle suggère surtout quelque chose de vertigineux : l’histoire des océans que nous voyons aujourd’hui à la surface pourrait être intimement liée à un réservoir beaucoup plus ancien enfoui aux portes du noyau terrestre.
Et une partie de l’eau qui tombe aujourd’hui sous forme de pluie pourrait appartenir à un cycle géologique commencé il y a plusieurs milliards d’années.
Adaptation Terra Projects
Sources
- Yuan et al., Nature Geoscience (2026), Dense iron oxyhydroxides as possible reservoirs of water under deep mantle conditions, DOI : 10.1038/s41561-026-02067-1.
- University of Bayreuth / Bavarian Research Institute of Experimental Geochemistry and Geophysics.
- ScienceAlert, 15 septembre 2026.
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