Jennifer Kasbohm
Les plaques tectoniques ont-elles changé de vitesse au cours des 3 derniers milliards d’années ? La réponse a des implications de grande portée, car la tectonique des plaques a tout affecté, de l’approvisionnement en nutriments vitaux pour le début de la vie à l’augmentation de l’oxygène. Nous savons que l’intérieur de la Terre était plus chaud au début de son histoire, mais les plaques se sont-elles déplacées plus rapidement parce que le manteau le plus chaud était plus spongieux, ou le manteau le plus chaud contenait-il moins d’eau, ce qui aide les minéraux du manteau à circuler, ralentissant les plaques ?
Une nouvelle étude, dirigée par le Dr Jennifer Kasbohm de Yale, a mesuré d’anciens champs magnétiques et daté des roches d’Australie occidentale pour montrer que le « Pilbara Craton » – un continent primitif – s’est déplacé à un rythme assez rapide il y a environ 2,7 milliards d’années. Alors que le mouvement de plaque le plus rapide d’aujourd’hui est d’environ 12 cm (4,7 pouces) par an, le craton de Pilbara s’est déplacé jusqu’à 64 centimètres (25 pouces) par an.
Un vestige rare de la Terre primitive
Dans l’éon archéen, une époque bien plus proche de la formation de notre système solaire qu’aujourd’hui, le basalte suintait sur ce qui serait plus tard l’Australie-Occidentale, à peu près de la même manière qu’il le fait aujourd’hui en Islande et à Hawaï. La tectonique des plaques était encore relativement nouvelle et les continents en étaient aux premiers stades de leur émergence de ce qui avait été en grande partie un monde aquatique. L’air était dépourvu d’oxygène et la vie la plus avancée se présentait sous la forme de communautés microbiennes qui sont aujourd’hui préservées dans des fossiles bosselés appelés « stromatolites ».
« Nous savons que la Terre était plus chaude, cela signifie-t-il que la convection du manteau se produit plus rapidement? » a demandé Kasbohm. « La convection du manteau est le processus sous-jacent à la tectonique des plaques. »
Kasbohm et ses collègues de Princeton, Yale et du MIT ont entrepris d’en apprendre davantage sur la nature de la tectonique des plaques archéennes en associant des données précises sur la formation de laves basaltiques archéennes à des mesures du champ magnétique terrestre qui ont été figés dans ces basaltes lors de leur refroidissement. L’objectif était de tracer le mouvement et la vitesse de Pilbara alors qu’il dérivait sur la surface de la Terre.
Parce que la tectonique des plaques a largement refait surface sur notre planète, les roches de l’Archéen sont relativement rares, et la plupart sont pires après des milliards d’années d’abus tectonique. Pilbara, cependant, a échappé à l’échauffement et à la déformation subis par la plupart des autres roches archéennes.
« Dieu merci, le Pilbara est sorti indemne des 4 derniers milliards d’années d’histoire ! » Kasbohm a fait remarquer.
Projet crève-cœur
L’étude de Kasbohm a pris une décennie. La datation des roches et les analyses magnétiques ont été élaborées, avec quatorze semaines d’échantillonnage et de camping dans l’outback australien en 2013 et 2014, suivies d’années de travail en laboratoire. Et tous ces efforts lui ont laissé quelques échantillons avec lesquels travailler.
« C’était une sorte de projet déchirant en termes de géochronologie », a-t-elle déclaré à Ars.
Kasbohm avait besoin d’échantillons contenant des cristaux de zircon pour la technique de datation uranium-plomb, mais le basalte n’a pas la bonne chimie pour cristalliser le zircon, elle avait donc besoin de trouver des zircons dans les cendres des volcans contemporains qui s’étaient installés au-dessus des flux de basalte individuels. Là aussi, elle n’a pas eu de chance : la plupart des zircons qu’elle a trouvés se sont avérés plus tard avoir été soufflés par des granits plus anciens plutôt que par des éruptions volcaniques contemporaines.
Au final, sur 21 couches de cendres entre les coulées de lave qu’elle a échantillonnées, seules quatre ont donné des dates pertinentes : « Beaucoup de travail avec pas grand-chose à montrer », a déclaré Kasbohm. Pourtant, ces quatre dates étaient encore suffisamment précises pour suivre le mouvement de Pilbara sur quatre points dans le temps.