La ringwoodite et le cycle des eaux profondes

Les océans recouvrent 71 % de la surface de la Terre. Ils jouent un rôle important dans le cycle de l’eau (aussi appelé cycle hydrologique) qui assure la circulation de l’eau dans l’atmosphère. Mais savais-tu qu’il existe également un cycle des eaux profondes? Il décrit comment l’eau des plaques tectoniques est transportée dans le manteau de la Terre. Là, l’eau est absorbée par un minéral appelé ringwoodite. Par la suite, l’eau s’échappe de la ringwoodite et remonte à la surface en passant par l’intérieur du magma.

Qu’est-ce que la ringwoodite? Comment se forme-t-elle? 

Jusqu’à tout récemment, les scientifiques n’avaient jamais vu de ringwoodite provenant de l’intérieur de la Terre. Pour étudier ce minéral, ils devaient le synthétiser dans un laboratoire ou l’extraire de météorites. En 2014, un minuscule échantillon du minéral a été extrait de la Terre pour la première fois. Un grain a été trouvé à l’intérieur d’un diamant extrait d’une mine au Brésil. Le minuscule fragment mesurait moins de 40 micromètres de long.

Le savais-tu? 

Si tu aimes les bijoux, tu connais peut-être la pierre précieuse appelée péridot, qui est la forme gemme de l’olivine!

Le diamant provient à l’origine de la zone de transition du manteau de la Terre. La zone de transition se trouve à plusieurs centaines de kilomètres sous la surface. C’est là que des températures et pressions élevées créent de la ringwoodite à partir de l’olivine, un autre minéral.

Connais-tu la théorie de la tectonique des plaques? Celle-ci décrit comment la surface de la Terre est constituée de plaques rocheuses. Ces plaques reposent sur le manteau. Les scientifiques pensent que l’olivine qui est devenue de la ringwoodite dans le diamant du Brésil provient d’une de ces plaques. La plaque était située au fond de l’océan. Elle a entraîné l’olivine profondément sous la surface. Elle a également apporté de l’eau de mer avec elle.

Dans la zone de transition, l’olivine a été chauffée et comprimée en ringwoodite. Finalement, un diamant s’est formé autour de la ringwoodite. Puis, un volcan a fait remonter le diamant à la surface. 

Le savais-tu? 

Des traces de ringwoodite ont été trouvées dans les pierres provenant de la pluie de météorites de Tenham.

La ringwoodite peut absorber l’eau. Mais elle ne peut pas absorber l’eau sous forme liquide, solide ou gazeuse! Des températures et pressions élevées ne se contentent pas de transformer l’olivine en ringwoodite. Elles entraînent également la séparation des molécules d’eau. Cela crée des radicaux hydroxyles (•HO). Les pores de la ringwoodite absorbent les radicaux hydroxyles. Cela emprisonne l’eau décomposée à l’intérieur de la structure moléculaire du minéral. 

Il y avait des radicaux hydroxyles dans la ringwoodite emprisonnée dans le diamant brésilien. Le poids de l’eau représentait environ 1 % du poids total de l’échantillon. Les scientifiques ont comparé cette quantité à la quantité totale de ringwoodite qui devrait se trouver dans le manteau de la Terre. Il semble que la quantité d’eaux profondes sous la surface de la planète soit à peu près égale à celle des océans!

Quel est le rôle de la ringwoodite dans le cycle des eaux profondes?

Le cycle des eaux profondes fait circuler l’eau de l’océan profondément sous la surface de la planète et la fait remonter.

L’eau est transportée sous la surface de la Terre dans des zones de subduction. La subduction se produit lorsqu’une plaque océanique glisse sous une plaque continentale. 

Sous la surface, l’eau aide à créer le magma et à former des volcans. Lorsqu’un volcan entre en éruption, le magma atteint la surface sous forme de lave.  

Les chercheurs ont examiné comment le magma se forme dans la zone de transition. Ils ont d’abord analysé les données sismiques relatives aux tremblements de terre et à l’activité volcanique. Ils ont ensuite synthétisé la ringwoodite dans leur laboratoire. Ils ont exposé le minéral aux mêmes températures et pressions élevées que dans la zone de transition. La ringwoodite a commencé à fondre, libérant une partie de son eau. L’eau a fait diminuer le point de fusion de la roche, ce qui a permis au magma de se former.

On ne peut pas vraiment utiliser les eaux profondes qui se trouvent sous la surface de la Terre. Mais il est important de comprendre comment l’eau se déplace de la surface vers le manteau et du manteau vers la surface. 

Le cycle des eaux profondes constitue un moyen important pour la planète de recycler son eau. Il met également en lumière la façon dont les plaques tectoniques se déplacent et dont les volcans se forment. Ces processus montrent comment l’eau, les gaz et les minéraux se déplacent continuellement entre la surface et l’intérieur de la Terre.

Le savais-tu? 

En 2018, les scientifiques ont découvert les premières molécules de H2O dans le manteau de la Terre. Les molécules ont été comprimées dans les diamants sous forme de fragments de glace d’eau appelée « glace VII ».