Dans un triomphe géologique, les scientifiques forent une fenêtre dans le manteau terrestre

Dans une montagne sous-marine au milieu de l'océan Atlantique, les scientifiques ont foré près d'un mile sous le fond de l'océan et ont extrait une prime scientifique sans précédent - des morceaux du manteau rocheux de la Terre.

Cette réalisation record a électrisé les géoscientifiques qui, pendant des décennies, ont rêvé de parcourir des kilomètres de la croûte terrestre pour échantillonner le royaume mystérieux qui constitue la majeure partie de la planète. Le barattage thermique du manteau est ce qui alimente la tectonique des plaques dans la croûte, donnant naissance à des montagnes, des volcans et des tremblements de terre.

La nouvelle expédition, par un navire de forage océanique appelé JOIDES Resolution, n'a techniquement pas foré dans le manteau, et le trou n'est pas le plus profond jamais foré sous le fond de l'océan. Au lieu de cela, les chercheurs se sont dirigés vers une "fenêtre tectonique" spéciale dans l'Atlantique Nord où les foreuses n'ont pas besoin de creuser un tunnel aussi loin pour frapper la terre payante. Ici, les roches du manteau ont été poussées près de la surface alors que le fond de l'océan se sépare lentement sur la dorsale médio-atlantique à proximité.

Le 1er mai, ils ont commencé à forer le trou, connu sous le nom de U1601C. Andrew McCaig, co-scientifique en chef de l'expédition, s'attendait à faire une "piqûre d'épingle" peu profonde car le record de forage dans la roche du manteau, établi dans les années 1990, n'était qu'à un dixième de mile. Les chercheurs espéraient récupérer suffisamment d'échantillons pour aider à élucider comment les réactions chimiques entre les roches du manteau et l'eau auraient pu donner naissance à la vie sur notre planète. Mais le forage océanique peut être une entreprise incertaine – les foreuses restent bloquées ou les longues carottes de roche récupérées peuvent ne constituer que des échantillons partiels.

Cette fois, cependant, la foreuse a produit tube après tube de roche sombre, dont beaucoup étaient étonnamment complètes.

"Cela n'a cessé d'aller de plus en plus profondément. Ensuite, tout le monde dans le groupe scientifique a dit:" Hé, c'est ce que nous voulions depuis le début. Depuis 1960, nous voulions faire un trou aussi profond dans la roche du manteau ", a déclaré McCaig. parlant du JOIDES Resolution quelques minutes avant qu'une autre longue section de roche sombre ne soit tirée à bord. Lorsque l'équipe a cessé de forer le 2 juin, l'équipe avait prélevé des échantillons de roche à une profondeur de 4 157 pieds sous le fond marin.

"Nous avons réalisé une ambition qui nourrit la communauté scientifique depuis de nombreuses décennies", a déclaré McCaig.

Les scientifiques sur terre ont suivi avec impatience l'expédition, anticipant un jackpot de données qui ouvrira une nouvelle fenêtre sur la Terre profonde et alimentera des années de recherche.

"Nous sommes juste sur la lune avec enthousiasme à propos de ce qu'ils ont - une incroyable section de roches", a déclaré Andrew Fisher, hydrogéologue à l'Université de Californie à Santa Cruz, qui conseille un étudiant diplômé qui est à bord du navire et a suivi leur évolution à distance.

En 1909, un sismologue croate nommé Andrija Mohorovičić a découvert une frontière à l'intérieur de la Terre.

Mohorovičić a surveillé la façon dont les ondes sismiques générées par un tremblement de terre traversaient le sol, comme si elles utilisaient des rayons X pour sonder à l'intérieur du corps humain. Plus près de la surface, les ondes sismiques se déplaçaient à une vitesse, mais au-delà d'une certaine zone tout autour du globe, elles se déplaçaient plus vite, suggérant que les ondes se déplaçaient à travers deux couches distinctes de roche.

Cette discontinuité, appelée Moho, est maintenant reconnue comme la ligne entre la croûte terrestre et son manteau. Sa profondeur varie, mais le manteau commence généralement à environ cinq miles sous le fond de l'océan et à environ 20 miles sous les continents.

"Pensez à la croûte de la façon dont vous avez un gâteau magnifiquement glacé, mais ce que vous voulez, c'est le gâteau, pas le glaçage", a déclaré Jessica Warren, professeur de sciences de la Terre à l'Université du Delaware, qui a également suivi le projet. progresser à distance. "Si nous voulons comprendre la Terre dans son ensemble, il y a une énorme, énorme quantité de roche en dessous."

Le noyau interne de la Terre semble ralentir sa rotation

Le manteau n'est pas un parfait inconnu. De temps en temps, des éruptions volcaniques en crachent des morceaux - des morceaux de péridotite verdâtre, le type de roche qui domine le manteau supérieur, incrusté dans la roche basaltique. Mais ces échantillons, appelés xénolithes du manteau, ont leurs limites, car ils sont souvent mâchés et altérés par leur voyage à la surface. Il y a aussi des ophiolites, des feuilles de croûte océanique teintées d'une partie du manteau supérieur qui ont été soulevées et collées sur la terre. Mais eux aussi ont été modifiés par le voyage.

Ce que les scientifiques rêvaient depuis longtemps, c'était un échantillon foré de roche du manteau. Le projet Mohole, une célèbre expédition océanique, a entrepris de forer à travers la croûte plus mince du fond de l'océan pour atteindre le manteau en 1961, mais a échoué.

Les parties du fond de l'océan où le manteau est plus proche de la surface semblaient être une opportunité de prélever un échantillon sans les difficultés techniques de forage à travers des kilomètres de croûte. C'est là que les scientifiques à bord du JOIDES Resolution ont jeté leur dévolu sur l'une des dernières missions du navire avant sa retraite prévue au cours de l'exercice 2024.

L'équipe a quitté Ponta Delgada dans les îles portugaises des Açores en avril et s'est dirigée vers le massif de l'Atlantide, une montagne sous-marine de la taille du mont Rainier. Sa mission principale n'était pas de forer le trou le plus profond à ce jour dans la roche du manteau, mais d'échantillonner ces roches pour trouver des indices sur la façon dont, en l'absence de vie sur la Terre naissante, de petites molécules organiques auraient pu se former lorsque les roches réagissaient avec l'eau.

"Cela pourrait être une façon de ne plus avoir essentiellement de l'eau et de la roche", a déclaré Susan Lang, co-chef scientifique de l'expédition et scientifique à la Woods Hole Oceanographic Institution. "Cela produit de l'hydrogène, [et] cet hydrogène est un très gros carburant pour des choses comme la formation de molécules organiques plus petites, et qui peut ensuite se combiner avec d'autres molécules organiques et conduire au début de la vie."

Les carottes de roche extraites du trou U1601C sont dominées par la péridotite, le type de roche le plus commun trouvé dans le manteau supérieur. Les échantillons ont été modifiés par leur exposition à l'eau de mer, et les scientifiques commencent déjà à débattre de la manière d'interpréter les résultats.

La majeure partie du manteau est enfouie sous la croûte, non exposée à l'océan comme c'est le cas sur ce site. Cela soulève la question fondamentale : dans quelle mesure les derniers échantillons imitent-ils le reste du manteau ? Les roches représentent-elles vraiment le manteau, ou sont-elles la croûte inférieure ?

Et d'ailleurs, la frontière entre le manteau et la croûte est-elle une frontière nette, ou plutôt une transition graduelle ? Les échantillons ne sont pas de la péridotite pure, et cela pourrait être un élément de preuve clé.

"C'est un peu un hachage, mais c'est peut-être ce qu'est la croûte inférieure", a déclaré Fisher, énumérant divers types de roches qui ont été signalés dans les journaux scientifiques quotidiens. "C'est vraiment inhabituel - plus d'un kilomètre de roche hautement altérée, de la croûte inférieure et/ou du manteau supérieur. Je dirais que c'est un mélange."

Les scientifiques ont été tellement occupés à traiter l'énorme volume de roche qu'ils ont récupéré qu'ils n'ont eu que peu d'occasions d'étudier les échantillons en détail, ou même de réfléchir à l'ampleur de la réalisation. Les forets doivent être remplacés toutes les 50 heures. L'équipe à bord travaille par quarts de 12 heures, sans perdre une minute de temps.

Un matin récent, Lang a été distraite et s'est excusée d'une interview lorsqu'elle a vu de l'eau de mer pulvérisée à travers une fenêtre.

"J'ai vu cette scène d'eau de mer, qui est toujours un point très dramatique où ils détachent cette seule chose et un tas de pulvérisations d'eau de mer partout", a déclaré Lang. "Habituellement, c'est mon avertissement qu'un noyau arrive sur le pont dans les cinq prochaines minutes environ."

Ce qui les excite tous, c'est l'espoir que les échantillons les plus profonds produiront des roches encore plus "fraîches", moins altérées par d'autres processus et plus proches de ce dont le manteau est réellement constitué.

"Plus nous entrons profondément là-dedans, plus nous nous rapprochons de ce à quoi ressemblent ces roches, de ce à quoi ressemble le manteau", a déclaré Warren.