La Terre primitive était un lieu infernal: chaud, bouillonnant, tournant rapidement et bombardé par des débris spatiaux, y compris un corps de la taille de Mars dont l'impact a créé la lune.
Ce même impact a également transformé toute la surface de la Terre nouvellement formée en un océan de magma en fusion. Maintenant, de nouvelles recherches montrent que la rotation rapide de la planète peut avoir influencé le refroidissement de cette mer en fusion.
La vitesse de rotation de la Terre peut avoir affecté l'endroit où le silicate minéral s'est cristallisé et s'est installé alors que l'océan magma se solidifiait, selon la nouvelle étude. L'accumulation inégale de silicate et d'autres minéraux peut avoir influencé le début de la tectonique des plaques ou pourrait même aider à expliquer la composition étrange du manteau d'aujourd'hui, a déclaré Christian Maas, géophysicien à l'Université de Münster en Allemagne.
Terre chaude
Maas est l'auteur principal de la nouvelle étude explorant comment l'ancien magma océanique s'est refroidi et les minéraux qui s'y sont cristallisés. Ces processus ont tous commencé il y a environ 4,5 milliards d'années, peu de temps après la formation de la Terre, lorsqu'un corps planétaire de la taille de Mars a percuté la planète du nouveau-né. L'impact a fait tomber un morceau de débris qui a formé la lune, tout en créant tellement de chaleur que la surface de la Terre est devenue un océan de magma à plusieurs milliers de kilomètres de profondeur.
"Il est vraiment important de savoir à quoi ressemblait l'océan magma", a déclaré Maas à Live Science. Alors que cette mer chaude se refroidissait, elle a ouvert la voie à toute la géologie qui allait suivre, y compris la tectonique des plaques et l'arrangement en couches et en manteau et en croûte de la planète moderne.
Une chose que peu de chercheurs ont envisagée, a déclaré Maas, est de savoir comment la rotation de la Terre aurait affecté le refroidissement. À l'aide d'une simulation informatique, Maas et ses collègues ont abordé cette question en modélisant la cristallisation d'un type de minéral, le silicate, qui constitue un gros morceau de la croûte terrestre.
Refroidir
La simulation a montré que la vitesse de rotation de la planète affectait l'endroit où le silicate se déposait aux premiers stades du refroidissement de l'océan magma, ce qui s'est probablement produit sur un millier à un million d'années. Avec une rotation lente, de l'ordre de 8 à 12 heures par révolution, les cristaux restent en suspension, restant uniformément répartis dans l'océan magma.
À mesure que la vitesse de rotation augmente, la distribution des cristaux change. Avec une vitesse modérée ou élevée, les cristaux se déposent rapidement au fond aux pôles Nord et Sud et se déplacent vers la moitié inférieure de l'océan magma près de l'équateur. Aux latitudes moyennes, les cristaux restent en suspension et sont répartis uniformément.
Aux vitesses de rotation les plus rapides - une rotation complète en environ 3 à 5 heures - les cristaux s'accumulent au fond de l'océan magma quelle que soit la latitude. Cependant, la convection dans le magma en ébullition près des régions polaires a provoqué des bulles à plusieurs reprises, de sorte que la couche cristallisée n'était pas très stable.
Les scientifiques ne savent pas exactement à quelle vitesse la première Terre a tourné, bien qu'ils estiment qu'elle a complètement tourné en environ 2 à 5 heures au moment de l'existence de l'océan magma.
L'étude, publiée dans le prochain numéro de mai de la revue Earth and Planetary Science Letters, n'a pas pris en compte d'autres types de minéraux ni modélisé la distribution du silicate au-delà de la première phase de la cristallisation de l'océan magma. Ajouter d'autres types de minéraux dans le modèle est la prochaine étape, a déclaré Maas.
Il a ajouté qu'il était également intéressé à étudier les impacts planétaires ultérieurs. Peu de temps après l'impact géant formant la lune, la Terre a probablement été touchée par des roches spatiales plus petites, a déclaré Maas. Si la rotation de la Terre faisait cristalliser inégalement le magma océanique, les minéraux de ces morceaux de débris interstellaires auraient pu être incorporés à la Terre très différemment selon l'endroit où ils ont atterri, a-t-il déclaré.
Il n'est pas clair non plus si le manteau d'aujourd'hui conserve des traces de ce début ardent. Le manteau moderne est un peu mystérieux. Les "gouttes" sont particulièrement déconcertants, deux zones de roches chaudes de taille continentale qui ralentissent toujours les ondes sismiques des tremblements de terre qui les traversent. Connues à juste titre sous le nom de «grandes provinces à faible vitesse de cisaillement» ou LLSVP, ces taches atteignent chacune 100 fois la hauteur du mont Everest, mais personne ne sait de quoi elles sont faites ni pourquoi elles s'y trouvent.
Il y a beaucoup de points encore non connectés entre les anomalies du manteau d'aujourd'hui comme les taches et l'ancien océan magma du début de la Terre, a déclaré Maas. Peut-être que toutes les traces de cette mer ardente ont été effacées depuis longtemps par les forces géologiques, a-t-il ajouté. Mais découvrir à quoi ressemblait la surface solide initiale de la planète pourrait aider à expliquer comment elle a évolué vers son état actuel.
