Les continents donnent le rythme

Selon les scientifiques, les simulations montrent que la croûte continentale influence de manière déterminante le taux de formation de la croûte océanique et donc la dynamique de la Terre entière. Les calculs des scientifiques indiquent en outre que pendant que les continents grandissaient jusqu'à leur taille actuelle, le dégagement de chaleur du manteau terrestre variait fortement. Les résultats confirment également l'hypothèse selon laquelle environ 90% de la croûte continentale actuelle s'est formée il y a 2,5 milliards d'années au plus tard, écrivent les chercheurs. Les modèles informatiques ont certes déjà permis d'améliorer considérablement la compréhension de la dynamique de la Terre, mais la rapidité et la quantité de croûte continentale qui s'est formée au début de l'histoire de la Terre ne sont pas clairement établies.

Représentation tridimensionnelle couplée

Paul Tackley, professeur de géophysique à l'ETH Zurich, a développé ces dernières années et affiné de plus en plus avec son équipe un modèle qui permet de représenter en trois dimensions et de manière couplée les processus physiques dans et sur la Terre. Même s'il s'agit d'un modèle très simplifié, qui ne reproduit pas de manière réaliste toutes les données de la Terre, il suffit à simuler les mécanismes essentiels pour leurs questions, souligne Tobias Rolf. Au cours de sa thèse de doctorat chez Tackley, le géophysicien a notamment utilisé le modèle pour étudier l'impact de l'ensemble de la croûte continentale présente à l'échelle mondiale sur les courants de convection à l'intérieur de la Terre et sur la formation de la croûte océanique. Les résultats de cette étude, réalisée par Rolf en collaboration avec Nicolas Coltice de l'Université de Lyon, ont été publiés récemment dans la revue spécialisée "Geology".

Les différences de croûte influencent la dynamique

La surface de la Terre est aujourd'hui composée d'environ 30 % de croûte continentale. La croûte des continents se distingue nettement de la croûte océanique par son épaisseur, sa densité et ses propriétés de déformation et d'écoulement. Ce contraste influence les processus de tectonique des plaques ainsi que le flux de chaleur à travers la surface de la Terre : alors que la chaleur est évacuée de l'intérieur de la Terre via les MOR, les continents ont en comparaison un effet d'isolation thermique.

Sur le superordinateur "Monte Rosa" du Centre suisse de calcul scientifique (CSCS) à Lugano, les scientifiques ont donc calculé le flux de chaleur à travers la croûte océanique lorsque la surface de la Terre est recouverte à dix, trente, cinquante et soixante-dix pour cent par la croûte continentale. Par le biais du flux de chaleur local, ils ont déterminé, à l'aide d'une méthode standard, l'âge approximatif du fond océanique et, en outre, la répartition statistique de l'âge dans les bassins océaniques. Grâce à ces calculs, les scientifiques ont pu déduire le taux de production de la croûte océanique en fonction de la taille des continents et déterminer comment ce taux de production a varié dans le temps.

Les résultats montrent qu'avec l'augmentation de la taille des continents, le taux de production de la croûte océanique peut augmenter jusqu'à deux fois. "En conséquence, l'âge moyen des fonds océaniques que l'on trouve dans les bassins océaniques diminue", explique Rolf. Les fonds océaniques actuels ont au maximum 200 millions d'années. La raison en est que le sol océanique basaltique se refroidit au fil des millions d'années et devient si lourd qu'il s'enfonce à nouveau dans le manteau terrestre : La plaque océanique s'enfonce alors généralement sous la plaque continentale, moins dense, et une zone dite de subduction se forme.