Un géochimiste de Penn State révèle dans Nature que les continents se sont formés à des températures supérieures à 900°C

Pendant des milliards d'années, les continents de la Terre sont restés remarquablement stables, constituant la base des montagnes, des écosystèmes et des civilisations. Mais le secret de leur stabilité intrigue les scientifiques depuis plus d'un siècle. Aujourd'hui, des géochimistes fournissent les preuves les plus claires à ce jour expliquant comment les reliefs sont devenus et sont restés si stables, et l'ingrédient principal est la chaleur.

Dans un nouvel article, les chercheurs ont démontré que la formation d'une croûte continentale stable, du type qui dure des milliards d'années, nécessitait des températures supérieures à 900 °C dans la croûte continentale inférieure de la planète. Ces températures élevées, ont-ils affirmé, étaient essentielles à la redistribution d'éléments radioactifs tels que l'uranium et le thorium.

Les éléments génèrent de la chaleur lorsqu'ils se désintègrent. Ainsi, en se déplaçant de la base vers la surface de la croûte, ils ont transporté avec eux de la chaleur et permis à la croûte profonde de se refroidir et de se renforcer.

Selon les chercheurs, les implications de cette découverte vont au-delà de la géologie, car elle ouvre la voie à des applications modernes, telles que l'exploration des minéraux critiques — essentiels aux technologies modernes comme les smartphones, les véhicules électriques et les systèmes d'énergie renouvelable — et la recherche de planètes habitables.

Ces processus ont non seulement contribué à la stabilité de la croûte terrestre

Les processus qui ont stabilisé la croûte terrestre ont également mobilisé des éléments de terres rares — lithium, étain et tungstène —, ce qui fournit de nouveaux indices sur les endroits où les trouver. Ces mêmes processus qui ont favorisé la stabilité de la croûte continentale opèrent probablement sur d'autres planètes similaires à la Terre, ont déclaré les scientifiques, ce qui offre aux planétologues de nouveaux indices pour rechercher la vie sur d'autres mondes.

La croûte continentale telle que nous la connaissons est apparue sur Terre il y a environ 3 milliards d'années, a-t-il déclaré. Avant cela, la croûte avait une composition nettement différente de la composition riche en silicium de la croûte moderne. Les scientifiques pensent depuis longtemps que la fusion de la croûte préexistante est un élément important de la recette qui produit les plaques continentales stables qui soutiennent la vie.

Cependant, avant cette étude, on ignorait que la croûte devait atteindre des températures extrêmes pour se stabiliser. « En gros, nous avons découvert une nouvelle recette pour la formation des continents : ils doivent être chauffés beaucoup plus que ce que l'on pensait auparavant, environ 200 °C de plus », a déclaré Smye.

Échantillons provenant de divers endroits dans le monde

Pour parvenir à ses conclusions, l'équipe a prélevé des échantillons de roches dans les Alpes européennes et le sud-ouest des États-Unis, et a examiné les données publiées dans d'autres articles. Elle a analysé les données chimiques de centaines d'échantillons de roches métasédimentaires et métaigneuses (les types de roches qui constituent une grande partie de la croûte inférieure), puis a classé les échantillons en fonction de leurs pics de température métamorphique, moment où les roches subissent des changements physiques et chimiques tout en restant principalement solides.

Les chercheurs ont fait la distinction entre les conditions de haute température (HT) et d'ultra haute température (UHT). Smye et son coauteur, Peter Kelemen, professeur de sciences de la Terre et de l'environnement à l'université Columbia, ont observé une étonnante cohérence dans la composition des roches qui ont fondu à des températures supérieures à 900 °C : elles présentaient des concentrations nettement plus faibles en uranium et en thorium que les roches qui ont fondu à des températures plus basses.

« Il y avait plus de chaleur disponible dans le système », a-t-il déclaré. « Aujourd'hui, nous ne nous attendrions pas à ce qu'une croûte aussi stable se forme, car il y a moins de chaleur disponible pour la forger. »

Il a ajouté que comprendre comment ces réactions aux températures extrêmes peuvent mobiliser des éléments dans la croûte terrestre a des implications plus larges pour comprendre la distribution et la concentration des minéraux critiques, un groupe de métaux très convoités qui se sont avérés difficiles à extraire et à localiser.

Si les scientifiques parviennent à comprendre les réactions qui ont redistribué les éléments précieux pour la première fois, ils seront théoriquement en mesure de mieux localiser les nouveaux gisements de ces matériaux à l'heure actuelle.

Référence de l'article :

Andrew J. Smye & Peter B. Kelemen. Ultra-hot origins of stable continents. Nature Geoscience (2025).