Les restes d’une protoplanète qui s’est écrasée sur Terre et a créé la Lune.
Des scientifiques ont découvert que des taches mystérieuses dans le manteau terrestre pourraient être des morceaux d’une roche spatiale de la taille de Mars qui s’est écrasée sur notre planète il y a 4,5 milliards d’années.
- La collision initiale : Théia a percuté la proto-Terre, un impact géant qui a propulsé des débris à l’origine de la formation de la Lune.
- Les structures mystérieuses : Des géophysiciens (notamment via des travaux de Caltech) ont identifié deux immenses anomalies de vitesse sismique à la base du manteau terrestre, sous l’Afrique et l’océan Pacifique (appelées provinces à grandes bas-vitesses de cisaillement ou superpanaches).
- Des restes de Théia : Ces blocs massifs, de la taille de continents, seraient plus denses que les roches environnantes. Selon des simulations numériques, il s’agirait de morceaux du manteau de Théia qui ont sombré et résisté au brassage complet du manteau terrestre depuis des milliards d’années
De nouvelles recherches suggèrent que cet impacteur, qui a frappé la Terre il y a 4,5 milliards d’années, existe toujours dans le manteau terrestre sous la forme de deux « taches » mystérieuses qui ont longtemps intrigué les géoscientifiques.
Ces taches, connues sous le nom de grandes provinces à faible vitesse de cisaillement (LLVP), sont des endroits où les ondes sismiques se déplacent plus lentement que le reste du manteau, ce qui suggère qu’il existe une différence de température, de composition ou les deux.
Ensemble, ces deux blocs représentent environ 4 % du manteau terrestre. L’un se trouve sous l’Afrique et l’autre sous l’océan Pacifique.
L’impact de formation de la lune « est probablement une explication très possible de l’origine de ces deux taches », a déclaré Qian Yuan , premier auteur de l’étude, géophysicien au California Institute of Technology.
Pour cette nouvelle étude, publiée aujourd’hui (1er novembre) dans la revue Nature Climate Change , Yuan a collaboré avec des planétologues pour simuler l’impact de la formation de la lune, son effet sur le manteau et la façon dont les restes du corps impacté auraient circulé dans le manteau au cours des 4,5 milliards d’années suivantes.
Ils ont d’abord découvert que l’impact de la Terre avec un corps de la taille de Mars (la taille acceptée de l’impacteur) n’aurait pas fait fondre l’intégralité du manteau, mais seulement la moitié supérieure.
« Cette couche inférieure solide va capturer plus de 10 % du manteau de l’impacteur », a déclaré Yuan. Ce morceau de l’impacteur, « en termes de masse et de volume, est très comparable aux deux taches du manteau que nous voyons actuellement sur Terre ».
La modélisation de la circulation mantellique a montré que l’impacteur pourrait progressivement s’intégrer au manteau terrestre. Comme il serait environ 2,5 % plus dense que le manteau, selon le modèle, il coulerait et se solidifierait, pour finalement se stabiliser plus bas dans le manteau mais sans s’intégrer au noyau terrestre.
Cela correspond également à ce que l’on observe aujourd’hui dans les masses mantelliques, qui se trouvent à plus de 2 000 kilomètres de profondeur et sont environ 3 % plus denses que leur environnement.
« Parce qu’il a une densité plus élevée, il lui permettra de rester au-dessus de la limite entre le noyau et le manteau terrestre pendant 4,5 milliards d’années », a déclaré Yuan.
Une autre étude récente a également souligné la possibilité que des impacts géants puissent expliquer les LLVP, bien que cette recherche n’implique pas en particulier l’impact à l’origine de la formation de la lune.
L’étude, publiée en octobre dans la revue PNAS, a également modélisé la circulation dans le manteau et a découvert que les métaux précieux apportés sur Terre par des impacts d’il y a longtemps pourraient rester dans les LLVP aujourd’hui . Il est possible que les LLVP contiennent des matériaux provenant de multiples impacts survenus au début de l’histoire de la Terre, ont écrit Yuan et ses collègues dans leur nouvelle étude.
Les zones du manteau sont importantes, a expliqué Yuan, car leurs limites correspondent aux panaches du manteau, où le magma est plus chaud que dans les régions environnantes. Les panaches du manteau, à leur tour, correspondent aux points chauds du volcanisme, notamment aux éruptions chargées de diamants appelées kimberlites .
L’activité volcanique fournit le seul aperçu de la géochimie des masses du manteau, car les roches volcaniques appelées basaltes qui éclatent au-dessus de ces zones peuvent contenir des traces de magmas provenant de ces masses, a déclaré Yuan.
Une grande partie de l’impacteur de formation lunaire a formé la Lune elle-même, donc comparer ces roches aux roches lunaires pourrait révéler si les deux proviennent de la même source. Mais pour cela, les chercheurs auront besoin d’échantillons provenant des profondeurs de l’intérieur de la Lune, ce qui pourrait être possible avec la mission habitée Artemis prévue vers la Lune.
« Les futures missions vers la Lune pourront tester notre hypothèse », a déclaré Yuan.
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