Plusieurs scénarios pour une histoire d'eau

Les géochimistes confrontent différents scénarios d'évolution de la masse d'eau des océans.

Comment interpréter ces variations isotopiques de l'hydrogène, et les relier in fine au volume global des océans ? En suivant le "cycle de vie biogéochimique" de l'hydrogène, présent à l'origine dans les océans (on en revient à Lavoisier) : a-t-il été piégé dans les minerais de la croûte continentale ? Transféré dans les glaces en surface ? Dans la biosphère ? S'est-il échappé de l'atmosphère terrestre vers l'espace, lors de la photolyse du méthane CH4 (obtenu à partir de l'eau et du dioxyde de carbone), selon un mécanisme proposé en 2001 par des chercheurs de la NASA ?

Les géochimistes ont construit différents scénarios, reposant sur deux paramètres principaux : la proportion des terres actuellement immergées qui étaient déjà formées il y a 3,8 milliards d'années, et l'importance du flux d'hydrogène vers l'espace, sachant que cette réaction est associée à un dégagement de dioxygène, dont les quantités dégagées dans l'atmosphère primitive (avant la Grande Oxydation intervenue il y a 2,4 milliards d'années) sont à peu près connues.

D'après les estimations d'Emily Pope et de ses collègues, "les eaux pauvres en deutérium ont été premièrement séquestrées dans la croûte continentale au cours de sa croissance progressive depuis l'Hadéen, et plus tard dans les réservoirs glaciaires et les eaux de surface". Dans cette hypothèse, le flux d'hydrogène échappé de l'atmosphère a pu rester limité, et la synthèse de dioxygène qui lui est associée coïnciderait à la composition de l'atmosphère terrestre telle qu'elle est envisagée à la fin de l'Éoarchéen. Au final, cette double séquestration a enrichi l'eau de mer en deutérium, et fait diminuer le volume des océans entre 9 et 26 % pour atteindre son niveau et sa composition actuelle. La Terre aurait ainsi "englouti" près d'un quart de l'océan primitif en quelque quatre milliards d'années.

Source : EC. Pope et al., Isotope composition and volume of Earth’s early oceans, PNAS, 5 mars 2012.

Crédit photo : Heidi Karlsen.


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