Un diamant remonte de la «glace chaude» des profondeurs de la Terre

Un autre diamant contenait lui un minéral qui n’avait encore jamais été retrouvé à l’état naturel en dépit de son abondance présumée dans le manteau. Ces deux pierres font l’objet de deux études séparées dans Nature et Science.

Les diamants ne servent pas seulement à décorer la couronne de la reine d’Angleterre: ce sont aussi des messagers qui nous transmettent des informations essentielles sur les profondeurs de la Terre. Hasard du calendrier, deux études publiées cette semaine dans Nature et Science révèlent de nouvelles informations transmises par ces précieux messagers.

Dans Science , Oliver Tschauner, de l’Université du Nevada, présente l’analyse de diamants contenant des traces de glace d’un type nouveau qui attestent de la présence d’eau sous forme liquide dans le manteau inférieur. Dans Nature , un article rédigé par Fabrizio Nestola de l’Università degli Studi di Padova (Italie) relate quant à lui la découverte de diamants contenant un minéral jamais retrouvé en surface, mais dont les scientifiques suspectaient qu’il est très abondant dans le sous-sol profond. «On a ici deux études extrêmement intéressantes qui viennent confirmer des hypothèses sur lesquelles nous travaillons depuis plusieurs années», félicite Julien Siebert, chercheur à l’Institut de Physique du Globe de Paris.

La Terre ne peut malheureusement pas s’ouvrir en deux pour nous permettre d’étudier de quoi elle est faite. Le plus profond forage jamais effectué par les hommes ne dépasse pas 13 km. Les moyens dont nous disposons pour comprendre de quoi elle est composée sont donc assez limités: les observations sismiques qui consistent à étudier les vibrations qui se propagent dans le sol ; les expériences de haute pression, qui recréent les conditions que l’on peut trouver en profondeur ; l’étude de certaines météorites qui peut nous renseigner sur la composition des astres et nous donner des indices sur la Terre: et, enfin, les diamants qui sont de véritables fenêtres ouvertes sur les profondeurs.

Les diamants se forment en effet au minimum à 200 km de profondeur. Le carbone se densifie sous les forces de pression considérables pour donner ce cristal, le plus solide et le plus dur qui puisse être.

 Il met ensuite plusieurs milliards d’années pour remonter à la surface à la faveur des mouvements internes du manteau. Quand un diamant se forme, il peut capturer des impuretés. Ces impuretés sont prises au piège dans ce vaisseau extrêmement solide. Une fois à la surface, les impuretés sont telles qu’elles étaient 200 km plus en profondeur et permettent de nous donner une idée très précise du milieu dans lequel le diamant s’est formé.

Le quatrième minéral le plus présent sur terre, pourtant jamais remonté à la surface

«L’étude dans Nature est particulièrement intéressante car elle ne souffre d’aucune ambiguïté», explique Julien Siebert. « pérovskites à l’intérieur d’un diamant. C’est la première fois qu’on arrive à retrouver ce minéral à la surface. Jusque-là, toutes les traces de L’équipe de Fabrizio Nestola a découvert des pérovskites remontées étaient très altérées.» La pérovskite est le 4e minéral le plus abondant sur Terre (ou plutôt sous terre), d’après les modèles des géophysiciens. Il compose le manteau inférieur, la troisième couche du globe après la croûte et le manteau supérieur.

«Ce qui est particulièrement intéressant, c’est que ce diamant conserve aussi des traces propres à la croûte océanique. Nous suspections, grâce aux analyses sismologiques, que la croûte océanique pouvait plonger au niveau du manteau inférieur. Mais nous n’avions jusque-là pas de preuves minérales. Maintenant, c’est le cas.»

L’étude publiée dans Science, révèle pour sa part la présence d’eau enfermée sous forme de glace dans plusieurs diamants. 

Ce n’est pas la première fois que des diamants apportent le témoignage d’eau souterraine. 

«Mais c’est le marqueur d’eau le plus profond jamais étudié», raconte Julien Siebert. «Là encore, les études sismologiques nous avaient amenés à cette piste. Les plaques sont faites de minéraux chargés en eau. On ne savait pas précisément à quelle profondeur elles pouvaient plonger. Il semble qu’elles aillent jusqu’au niveau du manteau inférieur.

En arrivant à cette profondeur, les minéraux ne parviennent plus à contenir l’eau. Elle se libère alors sous forme de fluide.» Au moment de la formation des diamants, l’eau est piégée sous forme liquide mais se solidifie avec la pression et se transforme en glace en dépit de la température élevée. Cela donne une glace «chaude» dont la structure est très particulière.

 Pas d’océane sous nos pieds, mais sans doute des flaques

De là à conclure que le manteau abrite un vaste océan souterrain… «Les diamants se sont formés il y a des milliards d’années. Cette eau a pu disparaître depuis. Elle devait de toute façon se trouver dans des zones très localisées, des sortes de flaques, plutôt que dans de grands océans.» Quant à espérer pouvoir utiliser cette eau, il vaut mieux tout de suite faire une croix dessus: à plus de 200 km de profondeur, nous ne pourrons jamais l’atteindre. Et les diamants ne seront vraisemblablement jamais une source d’eau potable exploitable.

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