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L'océan mondial est-il d'origine extraterrestre ?

ActualitéClassé sous :océanographie , géologie , Institut de Physique du Globe de Paris

Une nouvelle méthode d'analyse des isotopes du chlore au niveau des dorsales océaniques suggère que les océans se sont formés quelques millions d'années après la formation de la Terre, à partir de matériaux extraterrestres. Ce nouvel outil devrait apporter à l'avenir d'autres résultats sur la dynamique du manteau terrestre.

Le navire océanographique Marion Dufresne, qui a récolté certains des basaltes étudiés, ici photographié dans les îles Crozet (océan Indien). © Institut polaire français Paul-Emile Victor

Au niveau des dorsales, le basalte remonte du manteau terrestre et s'étale, à l'échelle des temps géologiques, pour former le plancher de l'océan. Le chlore emprisonné dans ces basaltes raconte une histoire très ancienne, que commence à décrypter une équipe internationale, dont des géologues de l'Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) et du Laboratoire de Planétologie et Géodynamique de l'Université de Nantes.

Ces chercheurs ont analysé 22 échantillons de basalte provenant des dorsales du Pacifique, de l'Atlantique et l'océan Indien et se sont intéressés au rapport isotopique du chlore 37 et du chlore 35 (plus précisément 37Cl/35Cl). Ce paramètre, selon les auteurs de l'étude, représente une sorte de signature de l'origine du chlore et devrait permettre d'en reconstituer le cycle. Depuis la formation de la Terre, cet élément volatil et facilement soluble s'est réparti dans les couches les plus externes de la planète, c'est-à-dire le manteau et les océans. Logiquement, le chlore doit suivre un mouvement cyclique. Du fond du manteau, il remonte vers la surface dans les laves éjectées par les volcans mais aussi au niveau des dorsales océaniques. Dans les zones de subduction, où le plancher océanique plonge sous une autre plaque, le chlore retourne dans l'épaisseur du manteau.

Lorsque la lave surgit des profondeurs de la dorsale (à environ 1.200 °C), elle se refroidit brutalement, créant ces laves en coussin. Une couche superficielle se solidifie sans avoir le temps de cristalliser, formant une roche vitreuse. C'est à ce niveau que les géochimistes ont effectué leurs prélèvements pour doser les isotopes du chlore. © Oceanexplorer.noaa.gov, prêt aimable (pour l'Insu) de l'exploration Ring of Fire 2002, NOAA-OE

Des compositions isotopiques trop différentes entre la mer et le manteau

D'autres éléments (comme le carbone, l'hydrogène ou l'azote) se promènent ainsi entre la surface et l'intérieur de la Terre à l'échelle des millions d'années. Mais, si l'on devine ces rouages, on ignore leurs vitesses et les quantités de matière ainsi brassées. Le rapport isotopique du chlore semble constituer un bon traceur si l'on est capable de le mesurer précisément. Ce dosage est la spécialité de Magali Bonaficie (IPGP et Caltech, California Institute of Technology), qui en avait fait son sujet de thèse.

Grâce à cette méthode, les géologues ont observé la contamination progressive du plancher océanique par le chlore d'origine marine depuis le moment où la roche est sortie au niveau de la dorsale. Mais surtout, les résultats, qui viennent d'être publiés dans Science, révèlent une anomalie : le rapport isotopique entre chlores 35 et 37 diffère entre le manteau et l'océan (le premier est inférieur au second).

Cette différence a de lourdes implications. Elle indique que les échanges de chlore entre la surface et le manteau sont limités. En conséquence, la composition isotopique de l'océan mondial s'explique difficilement par des échanges avec le manteau. Il semble plus probable, selon les chercheurs, que les océans aient été formés par du matériel d'origine extraterrestre quelques centaines de millions d'années après la formation de la Terre.

Plus généralement, cette méthode d'analyse des isotopes du chlore devrait servir à bien d'autres études. Grâce à elle, par exemple, les géochimistes disposent désormais d'un moyen pour mieux quantifier les flux verticaux de matière entre la surface et le manteau.

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