De l'eau sous la croûte terrestre ! Mais comment est-elle arrivée là ?

Lorsque nous faisons référence à l'intérieur de la Terre, nous nous rendons compte que nous savons très peu de choses sur ce qui s'y passe. Mais les nouvelles technologies ont permis d'en savoir plus sur certaines zones en décrivant leur composition et leur dynamique.

Malgré cela, certains doutes subsistent, notamment sur la présence d'eau sous la croûte terrestre. Certaines histoires disent qu'il y en a. Dans le livre fictif de Jules Verne, Voyage au centre de la Terre, datant de 1864, par exemple, il était déjà question d'océans intérieurs, mais ce n'est qu'en 2014 que la première étude scientifique a montré des preuves de la présence d'eau à une profondeur de 500 km.

L'étude menée par des experts des États-Unis, d'Italie et d'Allemagne, publiée dans un article de la revue Nature Geoscience, apporte de nouvelles preuves de l'existence de quantités importantes d'eau entre le manteau supérieur et le manteau inférieur de la Terre - à environ 410 et 660 km de profondeur.

"L'étude confirme quelque chose qui n'a longtemps été qu'une théorie, à savoir que l'eau océanique accompagne les pertes par subduction et pénètre donc dans la zone de transition".

"Cela signifie que le cycle de l'eau de notre planète inclut l'intérieur de la Terre", explique l'Institut des géosciences de l'université Goethe de Francfort, auquel appartiennent trois des participants à l'étude.

Basse pression dans les profondeurs

Entre le manteau supérieur et le manteau inférieur de la Terre se trouve la zone dite de transition (TZ). La pression peut y atteindre 23 millions de millibars, ce qui entraîne une modification de la structure cristalline du minéral vert olive, qui constitue environ 70 % du manteau supérieur de la Terre.

À la limite supérieure de la ZT, à une profondeur de 410 kilomètres, il devient un minéral plus dense, la wadsleyite, et à 520 kilomètres, il devient un autre minéral, la ringwoodite, qui est encore plus dense que le premier. "Les transformations minérales rendent très difficile le déplacement des roches dans le manteau", explique le professeur Frank Brenker de l'Institut des géosciences.

Jusqu'à présent, on ne savait pas quels étaient les effets à long terme de l'aspiration des matériaux dans la zone de transition sur leur composition géochimique et si des quantités accrues d'eau étaient présentes. Le professeur Brenker pense que les pertes par subduction transportent également des sédiments d'eau profonde vers l'intérieur de la Terre.

"Ces sédiments peuvent contenir de grandes quantités d'eau et de CO2. Mais jusqu'à présent, on ne savait pas exactement quelle quantité d'eau pénètre dans la zone de transition sous la forme de minéraux hydratés et de carbonates plus stables, et on ne savait donc pas non plus si de grandes quantités d'eau y étaient effectivement stockées".

Analyse d'un diamant trouvé

Les auteurs analysent un diamant du Botswana qui s'est formé à une profondeur de 660 kilomètres, entre la zone de transition et le manteau inférieur, où la ringwoodite est le minéral prédominant.

L'analyse a révélé que la pierre contient de nombreuses inclusions de ringwoodite, qui présentent une forte teneur en eau. En outre, la composition chimique de la pierre a pu être déterminée.

Brenker commente : "Dans cette étude, nous avons montré que la zone de transition n'est pas une éponge sèche, mais contient des quantités considérables d'eau. Cela nous rapproche également de l'idée de Jules Verne d'un océan à l'intérieur de la Terre. La différence est qu'il n'y a en fait pas d'océan dans les profondeurs, mais de la roche hydratée", explique le professeur Brenker.

La ringwoodite hydratée a été détectée pour la première fois dans un diamant de la zone de transition en 2014 ; Brenker a également participé à cette étude. Cependant, il n'a pas été possible de déterminer la composition chimique précise de la pierre car elle était trop petite.