Des chercheurs du MIT ont identifié des vestiges chimiques de la forme la plus ancienne de la Terre, préservés profondément dans le manteau de la planète. La découverte révèle un déséquilibre isotopique du potassium indiquant un matériau datant de 4,5 milliards d'années, ayant survécu à une collision cataclysmique. Cette découverte remet en question les hypothèses sur l'histoire formative de la Terre.
Il y a environ 4,5 milliards d'années, le système solaire est apparu à partir d'un nuage rotatif de gaz et de poussière, formant des météorites qui se sont coalescées en proto-Terre, un monde en fusion. Moins de 100 millions d'années plus tard, un corps de la taille de Mars a percuté celui-ci lors d'un impact géant, fondant l'intérieur et modifiant sa chimie, ce que les scientifiques pensaient avoir effacé toute trace originale.
Une équipe dirigée par Nicole Nie, professeure assistante de développement de carrière Paul M. Cook en sciences de la Terre et des planètes au MIT, a remis en question cette vision. Publié le 14 octobre dans Nature Geoscience, leur étude a analysé des échantillons de roches anciennes du Groenland et du Canada —certaines des roches préservées les plus anciennes— et des dépôts de lave d'Hawaï, qui proviennent du manteau, la couche la plus épaisse de la Terre entre la croûte et le noyau.
Les chercheurs ont détecté un déficit en isotopes de potassium-40, distinct des matériaux terrestres typiques. «Ceci est peut-être la première preuve directe que nous avons préservé les matériaux de la proto-Terre», a déclaré Nie. «Nous voyons un morceau de la Terre très ancienne, même avant l'impact géant. C'est incroyable car nous nous attendions à ce que cette signature très précoce soit lentement effacée par l'évolution de la Terre."
Pour confirmer, l'équipe a dissous des échantillons dans de l'acide, isolé le potassium et mesuré les isotopes avec un spectromètre de masse. Des simulations de l'impact géant et des impacts ultérieurs de météorites, utilisant des données de météorites connues, ont montré que le déficit correspond à un matériau proto-Terre non altéré. La signature ne correspond pas précisément à aucun météorite collecté, suggérant des blocs de construction non découverts de la Terre.
Les co-auteurs incluent Da Wang de l'Université de Technologie de Chengdu en Chine, Steven Shirey et Richard Carlson de l'Institution Carnegie pour la Science à Washington, D.C., Bradley Peters de l'ETH Zürich en Suisse, et James Day de l'Institution Scripps d'Océanographie en Californie. Le travail a été soutenu par la NASA et le MIT.
«Les scientifiques ont essayé de comprendre la composition chimique originale de la Terre en combinant les compositions de différents groupes de météorites», a noté Nie. «Mais notre étude montre que l'inventaire actuel des météorites n'est pas complet, et il y a beaucoup plus à apprendre sur l'origine de notre planète."