L’explosion cambrienne – il y a environ 541 millions d’années – a marqué le début de la vie et des organismes sur la planète Terre. De nouvelles recherches ont révélé comment cette explosion de la vie a laissé des traces dans les profondeurs du manteau terrestre.
Pour les scientifiques, cela montre l’interaction entre la surface de la Terre et ce qui se trouve en dessous, lorsque des sédiments contenant des matières organiques sont poussés sous terre sur de vastes périodes géologiques par la subduction.
La nouvelle étude s’est intéressée à des roches volcaniques rares, remplies de diamants, appelées kimberlites. Lorsqu’elles sont remontées à la surface, elles nous renseignent sur ce qui se passe dans les profondeurs du manteau. Les chercheurs ont mesuré la composition en carbone de 144 échantillons prélevés en 60 endroits du monde.
L’opinion dominante chez les géologues est que le carbone piégé dans les diamants ne varie pas considérablement sur de grandes échelles de temps de centaines de millions d’années.
Pourtant, les chercheurs ont constaté un changement dans le rapport entre les isotopes spécifiques du carbone il y a environ 250 millions d’années, soit à peu près au moment où les sédiments de l’explosion cambrienne auraient été repliés dans le manteau. Ce changement pourrait être dû à d’immenses changements dans le cycle du carbone à une époque où la biosphère augmentait en masse et en diversité.
“Ces observations démontrent que les processus biogéochimiques à la surface de la Terre ont une influence profonde sur le manteau profond, révélant un lien intégral entre les cycles du carbone profond et superficiel”, écrivent les chercheurs.
Ce lien entre le cycle du carbone à proximité de la surface et dans les profondeurs du sous-sol n’a pas été facile à mesurer – et en effet, il a évolué de manière significative au cours des milliards d’années d’existence de la Terre, au lieu de rester fixe.
Il semble toutefois évident que les créatures mortes piégées dans les sédiments se sont retrouvées dans le manteau par le biais de la tectonique des plaques. Leurs restes de carbone se sont mélangés à d’autres matériaux avant d’atteindre à nouveau la surface par le biais d’événements tels que les éruptions volcaniques.
Le lien a été confirmé par d’autres observations du strontium et du hafnium dans les échantillons. Ces éléments correspondent au modèle de carbone, ce qui réduit le nombre de possibilités d’altération de la composition de ces roches.
“Cela signifie que la signature du carbone ne peut pas être expliquée par d’autres processus tels que le dégazage, car sinon les isotopes du strontium et de l’hafnium ne seraient pas corrélés à ceux du carbone”, explique le géochimiste Andrea Giuliani de l’ETH Zurich en Suisse.
Techniquement, nous avons affaire ici à un flux de subduction sédimentaire, et ces détails du cycle du carbone sont importants pour savoir ce qui se passe sur notre planète, d’autant que les effets de la crise climatique continuent de se faire sentir.
De nouvelles études continuent de nous en apprendre davantage sur la manière dont le carbone est prélevé et rejeté dans l’atmosphère, notamment par le biais du recyclage continu des plaques tectoniques qui constituent la surface de la planète.
Les scientifiques savent que, relativement parlant, seules de petites quantités de sédiments sont poussées en profondeur dans le manteau par les zones de subduction, ce qui signifie que les traces de l’explosion cambrienne ont dû emprunter une voie directe vers les profondeurs du manteau.
“Cela confirme que le matériel rocheux subducté dans le manteau terrestre n’est pas distribué de manière homogène, mais se déplace le long de trajectoires spécifiques”, déclare Giuliani.
“La Terre est vraiment un système global complexe. Et nous voulons maintenant comprendre ce système plus en détail.”
Les recherches ont été publiées dans la revue Science Advances.