La tectonique des plaques peut ne pas être une caractéristique permanente de la Terre. Le processus qui forme des montagnes, provoque des tremblements de terre et pousse les continents de la planète à se réorganiser de manière très lente pourrait mettre fin à des milliards d’années dans le futur, selon de nouvelles simulations.
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«Nous savions depuis longtemps que la tectonique des plaques n'était qu'un des états tectoniques dans lesquels une planète pourrait se trouver», déclare Craig O'Neill, scientifique en sciences planétaires à la Macquarie University en Australie.
Des planètes comme Mars et Mercure sont dans ce qu'on appelle un état de couvercle stagnant. La coquille la plus externe, appelée lithosphère, de ces planètes est trop épaisse pour que l'intérieur de la planète se brise et produise une activité tectonique. Les scientifiques avaient supposé que la Terre finirait par atteindre un état similaire, mais les preuves manquent, dit O'Neill. "Nous n'avons tout simplement pas assez de planètes pour pouvoir tirer de vraies conclusions."
O'Neill et ses collègues ont donc entrepris de modéliser l'évolution de la Terre et de voir ce que l'avenir pourrait réserver à notre planète. Mais même avec les superordinateurs modernes, il n’ya pas assez de puissance de calcul pour simuler l’ensemble de la Terre tridimensionnelle tout au long de son histoire. Au lieu de cela, le groupe a construit une simulation bidimensionnelle simplifiée de la Terre qui modélise l'évolution de la planète depuis sa formation il y a 4, 5 milliards d'années jusqu'à plus de 5 milliards d'années. Même alors, une seule manche a pris 3 semaines, note O'Neill.
Le modèle simplifié a permis à l'équipe d'essayer différents points de départ pour la température de la Terre au début, une variable actuellement inconnue, car nous ne possédons aucune pierre parmi les 500 millions d'années de l'histoire de la planète. «L'une des grandes faiblesses de [notre] compréhension de l'évolution de la Terre à ce stade est que nous ne savons pas comment cela a réellement commencé», a déclaré O'Neill.
Les scientifiques avaient l'habitude de supposer que le processus d'accrétion - lorsque de petits morceaux du système solaire primitif s'unissaient pour former une planète - était un processus relativement froid et que les planètes ne se réchauffaient que plus tard lorsque les éléments radioactifs de l'intérieur se décomposaient.
«Ces jours-ci, nous pensons que beaucoup d'énergie a été apportée pendant le processus d'accrétion», a-t-il déclaré. «Vous avez beaucoup de gros corps qui se brisent l'un l'autre. Ils génèrent beaucoup de chaleur par impact. »Et des éléments radioactifs de courte durée, tels que l'aluminium 26 et le fer 60, qui ne peuvent plus être trouvés dans le système solaire, ont peut-être encore chauffé la situation.
L’équipe a découvert que l’état de départ de la planète pouvait avoir une incidence considérable sur son cycle de vie. Lorsque la planète du modèle a démarré plus froid, elle a rapidement développé la tectonique des plaques, perdant cette fonctionnalité après seulement 10 à 15 milliards d’années.
Mais une Terre plus chaude, ce qui, selon O'Neill, est plus probable, se traduit par une planète lente à développer la tectonique des plaques. Il commence dans un état similaire à la lune Io de Jupiter, recouverte de volcans actifs mais dépourvue de plaques tectoniques. Le modèle montre ensuite une planète sur laquelle la tectonique des plaques s’allume et s’éteint pendant 1 à 3 milliards d’années. (C’est une période pour notre planète pour laquelle les archives géologiques sont irrégulières, et certains géologues, dont O'Neill, ont conclu qu’il existe de solides arguments en faveur de la tectonique parsemée au cours de cette période. «Il convient de noter que ce n’est pas tout à fait convenu sur ", dit-il.)
Les simulations montrent une Terre qui finit par s'installer dans des milliards d'années de tectonique des plaques avant de se refroidir suffisamment pour que cela se termine - dans environ 5 milliards d'années encore. «À un moment donné», dit O'Neill, «la Terre va ralentir et cette lithosphère va devenir de plus en plus épaisse au point de devenir trop forte et trop épaisse pour que l'intérieur puisse la briser davantage. ”
Les chercheurs ont publié leurs conclusions dans le numéro de juin de Physics of the Earth and Planetary Interiors .
Les roches «sont les meilleures choses sur lesquelles nous devons compter pour nous parler du passé», déclare Bradford Foley, géodynamicien à la Carnegie Institution de Washington. Et sans eux, les scientifiques doivent s’appuyer sur des modèles théoriques. Mais il y a beaucoup d'incertitudes qui s'y incorporent, note Foley. Par exemple, l'équipe d'O'Neill aurait pu obtenir des résultats différents si elle avait utilisé différentes formules décrivant la formation des roches. Selon Foley, aucun des modèles développés aujourd'hui pour décrire l'évolution de la planète n'est presque définitif.
Mais de tels modèles peuvent aider à explorer ce qui aurait pu se passer sur Terre, ainsi que sur d'autres planètes de l'univers. La tectonique des plaques est importante pour le cycle du carbone de la Terre et aide à réguler la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. «Ce cycle contribue à stabiliser le climat de la Terre dans une belle plage tempérée», note Foley. C’est l’une des raisons pour lesquelles les scientifiques ont supposé qu’une planète sans tectonique des plaques ne pouvait abriter la vie, ou du moins la vie complexe.
D'autres facteurs, tels que l'eau liquide et la composition de l'atmosphère d'une exoplanète, peuvent également influer sur l'habitabilité d'une planète, fait remarquer O'Neill. Il est donc possible de trouver de la vie quelque part dans l'univers sur une planète qui ne bouge pas et ne tremble pas comme la Terre.
