Des impacts extraterrestres ont pu provoquer des « éclatements » de tectonique des plaques

L’information diffusée dans ce communiqué de presse est à prendre avec prudence, car s’il existe des raisons de penser que la tectonique des plaques a commencé dès l’Archéen, comme l’a annoncé par exemple Alexander Sobolev en juillet 2019, certains géologues, et non des moindres, contestent cette conclusion. C’était le cas du défunt Walter Hamilton. Même si elle existait, la tectonique des plaques archéenne ne ressemblait pas à celle d’aujourd’hui. Cette information est néanmoins intéressante car elle met en lumière le rôle des impacts de grandes météorites ou d’astéroïdes durant l’Archéen.

Quand et comment la surface de la Terre a évolué, passant d’une bouillie primordiale chaude à une planète rocheuse constamment recouverte par la tectonique des plaques, demeure l’une des plus grandes questions restées sans réponse dans la recherche en sciences de la Terre. Une nouvelle étude, publiée dans Geology, suggère que cette transition terrestre pourrait en fait avoir été déclenchée par des impacts extraterrestres.

« Nous avons tendance à considérer la Terre comme un système isolé, où seuls les processus internes importent », déclare Craig O’Neill, directeur du Centre de recherche planétaire de l’Université Macquarie. « Cependant, nous constatons de plus en plus l’effet de la dynamique du Système solaire sur le comportement de la Terre. »

Des simulations de modélisation et des comparaisons avec des études d’impact lunaire ont révélé que, après l’accrétion de la Terre il y a environ 4,6 milliards d’années, ces impacts ont continué à façonner la planète pendant des centaines de millions d’années. Bien que ces événements semblent s’être atténués avec le temps, des lits de sphérules – couches distinctes de particules rondes condensées à partir de roches vaporisées lors d’un impact extraterrestre – découvertes en Afrique du Sud et en Australie suggèrent que la Terre a connu une période de bombardement intense il y a environ 3,2 milliards d’années. À peu près au même moment, les premiers signes de tectonique des plaques apparaissent dans les enregistrements rocheux.

Cette coïncidence a amené O’Neill et les co-auteurs Simone Marchi, William Bottke et Roger Fu à se demander si ces circonstances pouvaient être liées. « Les études de modélisation réalisées sur la Terre la plus ancienne suggèrent que des impacts très importants – plus de 300 km de diamètre – pourraient créer une anomalie thermique significative dans le manteau », déclare O’Neill. Cela semble avoir suffisamment altéré la flottabilité du manteau pour créer des mouvements ascendants qui, selon O’Neill, « pourraient directement entraîner la tectonique ».

Cependant, les rares indices découverts à ce jour en ce qui concerne l’Archéen – la période qui s’étend de 4,0 à 2,5 milliards d’années – suggèrent que des impacts généralement moins importants, de moins de 100 km de diamètre, se sont produits pendant cet intervalle. Afin de déterminer si ces collisions plus modestes étaient encore suffisamment importantes et fréquentes pour initier la tectonique globale, les chercheurs ont utilisé les techniques existantes pour développer le registre d’impacts de l’Archéen moyen, puis ont mis au point des simulations numériques pour modéliser les effets thermiques de ces impacts sur le manteau de la Terre.

Les résultats indiquent que pendant l’Archéen moyen, des impacts de 100 km de large (environ 30 km plus large que le cratère beaucoup plus jeune de Chixculub) étaient capables d’affaiblir la couche rigide et la plus externe de la Terre. Cela, dit O’Neill, aurait pu déclencher des processus tectoniques, en particulier si l’extérieur de la Terre était déjà « préparé » à la subduction.

« Si la lithosphère avait la même épaisseur partout, de tels impacts n’auraient que peu d’effet », déclare O’Neill. Mais au cours de l’Archéen moyen, dit-il, la planète s’était suffisamment refroidie pour que le manteau s’épaississe à certains endroits et s’amincisse à d’autres. La modélisation a montré que si un impact devait se produire dans une zone où ces différences existaient, cela créerait un point faible dans un système qui présentait déjà un contraste important de flottabilité – et déclencherait finalement des processus tectoniques modernes.

« Nos travaux montrent qu’il existe un lien physique entre l’histoire des collisions et la réponse tectonique à peu près au moment même où il a été suggéré que la tectonique des plaques avait commencé », déclare O’Neill. « Des processus assez marginaux aujourd’hui – tels que les chutes de corps célestes, ou, dans une moindre mesure, le volcanisme – ont activement entraîné la naissance de systèmes tectoniques sur la Terre primitive », dit-il. « En examinant les implications de ces processus, nous pouvons commencer à voir comment la Terre habitable moderne est née. »

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Traduction d’un communiqué de presse de la Société Géologique des USA.

Craig O’Neill et al., The role of impacts on Archaean tectonics, Geology, November 22, 2019.