Comment le manteau terrestre garantit que nous aurons toujours des océans

Le niveau des océans terrestres a peut-être monté et baissé au cours des millénaires, mais il est resté relativement stable sur des milliards d’années. Selon deux chercheurs français, l’équilibre du cycle des eaux profondes (l’échange d’eau entre la surface de la Terre et son intérieur) jouerait un rôle important dans le maintien de cette stabilité.

Sous la surface de la Terre se trouve un autre océan gigantesque, pas au sens strict du terme, mais au sens le plus lâche. Les atomes composites d’hydrogène et d’oxygène y sont en effet liés chimiquement à la roche environnante. Or, des travaux rapportés par Hakai magazine montrent qu’une grande partie de cette eau est plus en transit qu’on ne le pensait auparavant.

Concrètement, lorsque la roche solide du manteau (la couche de la planète entre la croûte et le noyau) devient saturée en eau chimiquement dissociée, celle-ci peut se transformer en boue liquide avant de remonter en surface et d’imprégner nos océans.

Le cycle des eaux profondes

Les scientifiques savent déjà que l’eau peut être entraînée vers le manteau par la subduction des plaques tectoniques et ramenée à la surface par les éruptions volcaniques et autres évents hydrothermaux par exemple. Si ce cycle de l’eau profonde entre le manteau et la surface est en équilibre, le niveau de la mer terrestre reste stable à son tour. L’habitabilité de la Terre a d’ailleurs grandement bénéficié du fait que le niveau de la mer sur Terre soit resté relativement stable pendant des milliards d’années.

Cependant, les estimations basées sur les mécanismes précédemment compris du cycle des eaux profondes suggéraient que près de deux fois plus d’eau était transportée dans le manteau qu’elle n’était relâchée en surface. Et jusqu’à présent, nous pensions qu’une grande partie de cette eau restait sous terre pour toujours. Si cela avait été le cas, l’eau de surface de la Terre aurait alors lentement diminué.

Dans le cadre d’une étude, Denis Andrault et Nathalie Bolfan-Casanova, géoscientifiques à l’Université de Clermont Auvergne, montrent qu’une réintégration de cette eau profonde suffirait à maintenir l’équilibre.

Une « pluie » venant d’en bas

Les chercheurs ont ici utilisé des modélisations pour examiner ce qui se passe lorsqu’une dalle de subduction de roche imprégnée d’eau dissociée s’enfonce profondément dans le manteau. Ils ont alors constaté qu’à mesure qu’elle descend, l’augmentation des températures et des pressions fait fondre les roches, libérant alors son eau. « Imaginez un mélange pâteux de grains de sable collés les uns aux autres avec de la boue entre eux« , détaille le Dr Andrault.

Au fur et à mesure que de plus en plus de roches fondent et que plus d’eau est libérée de la roche, la matière finit par devenir suffisamment légère pour commencer à remonter. Ce faisant, l’eau se lie aux minéraux du manteau supérieur (entre la surface et 670 km de profondeur) et abaisse leur point de fusion, provoquant plus de fusion qui libère plus d’eau, et ainsi de suite.

Ces travaux soulignent qu’il pourrait donc y avoir un moyen supplémentaire de transporter l’eau vers la surface, et notamment dans nos océans. Ce modèle note également que le manteau supérieur contiendrait aujourd’hui l’équivalent du volume total des océans sur Terre, de quoi garantir qu’il y aura toujours de l’eau à la surface de la Terre.

Les chercheurs insistent néanmoins sur le fait que davantage de recherches seront nécessaires pour comprendre ce phénomène. « Nous avons encore beaucoup à apprendre sur le cycle des eaux profondes« , note Yoshinori Miyazaki, du California Institute of Technology, qui n’a pas participé à l’étude. « Cependant, un fait certain est qu’il a fonctionné d’une manière étonnante pour maintenir le niveau moyen de la mer sur Terre relativement constant au cours des cinq cents derniers millions d’années, et probablement plus longtemps, pour maintenir un environnement habitable pour que la vie continue« .