Des chercheurs de Penn State et de l'Université Columbia ont découvert que les continents stables de la Terre se sont formés par une chaleur extrême dépassant 900 degrés Celsius dans la croûte inférieure. Ce processus a impliqué des éléments radioactifs migrant vers le haut pour refroidir et renforcer les masses terrestres. Les résultats offrent également des perspectives sur la distribution des minéraux et l'habitabilité planétaire.
Pendant des milliards d'années, les continents de la Terre ont fourni une base stable à la vie, mais les scientifiques se sont longtemps interrogés sur leur endurance. Une nouvelle étude publiée dans Nature Geoscience explique que la formation d'une croûte continentale durable a requis des températures supérieures à 900 degrés Celsius dans la croûte inférieure de la planète. À ces températures ultra-élevées, des éléments radioactifs tels que l'uranium, le thorium et le potassium se sont déplacés vers le haut. En se désintégrant, ils ont généré de la chaleur mais l'ont également emportée loin des couches plus profondes, permettant à la croûte inférieure de refroidir, de se solidifier et de gagner en force.
La croûte continentale telle qu'elle existe aujourd'hui a commencé à se former il y a environ 3 milliards d'années, évoluant à partir d'une version antérieure moins riche en silicium. La recherche montre que ce processus exigeait des températures environ 200 degrés Celsius plus chaudes que ce qui était estimé précédemment. L'auteur principal, Andrew Smye, professeur associé de géosciences à Penn State, l'a comparé à la forge de l'acier : « Le métal est chauffé jusqu'à ce qu'il devienne suffisamment mou pour être façonné mécaniquement par des coups de marteau. Ce processus de déformation du métal sous des températures extrêmes réaligné la structure du métal et élimine les impuretés — les deux renforcent le métal, aboutissant à la ténacité du matériau qui définit l'acier forgé. De la même manière, les forces tectoniques appliquées lors de la création de chaînes de montagnes forgent les continents. »
Pour parvenir à ces conclusions, l'équipe a analysé des centaines d'échantillons de roches des Alpes en Europe et du sud-ouest des États-Unis, en se concentrant sur des roches métasédimentaires et méta-igneuses. Ils ont comparé des échantillons de conditions à haute température et à ultrahaute température, découvrant que les roches fondues au-dessus de 900 °C contenaient des quantités significativement plus faibles d'uranium et de thorium. Smye a noté : « Il est rare de voir un signal cohérent dans des roches de tant d'endroits différents. C'est l'un de ces moments eureka où l'on pense 'la nature essaie de nous dire quelque chose ici.' »
Plus tôt dans l'histoire de la Terre, la production de chaleur radioactive était environ le double des niveaux actuels, permettant une telle forge intense. Aujourd'hui, avec moins de chaleur, la formation d'une croûte stable serait moins probable. Au-delà de la géologie, l'étude aide à localiser des minéraux critiques comme le lithium, l'étain et le tungstène, redistribués par ces processus, qui sont essentiels pour des technologies incluant les smartphones et les véhicules électriques. Smye a expliqué : « Les continents stables sont un prérequis pour l'habitabilité, mais pour qu'ils acquièrent cette stabilité, ils doivent se refroidir. » Cela pourrait également aider à identifier des exoplanètes habitables avec des mécanismes similaires pilotés par la chaleur.