Le plus grand trou dans les roches du manteau terrestre ouvre une fenêtre sur l’origine de la vie sur Terre | Science

La scène ressemblait à un livre d’aventures du XIXe siècle. Le géologue français Rémi Coltat Il se souvient qu’il a quitté Grenade, où il travaillait à l’Institut andalou des sciences de la Terre, pour entreprendre un voyage épique vers le manteau terrestre. Le navire américain Résolution JOIDES a appareillé de Ponta Delgada, dans l’archipel portugais des Açores, le 12 avril 2023. Il s’est arrêté au milieu de l’Atlantique Nord et a commencé à forer le fond de l’océan, à seulement 800 mètres de la cité perdue, un étrange territoire sous-marin dans lequel des bouches hydrothermales ont érigé des tours fantomatiques. Coltat se souvient des « cris de joie » lorsque, dans les machines du navire, des roches du manteau terrestre commençaient à apparaître sans arrêt : une colonne de roches 1.268 mètres, le plus grand échantillon jamais obtenu. C’est, selon Coltat, « une fenêtre sur le développement de la vie » sur Terre.

Le géologue néerlandais Johan Lissenberg Il était en charge des scientifiques. “Une hypothèse sur l’origine de la vie est qu’elle dépendrait de réactions entre l’eau de mer et des roches comme celles que nous avons récupérées”, explique Lissenberg, de l’université de Cardiff, au Royaume-Uni. Ces réactions transforment le minéral olivine, prédominant dans la couche supérieure du manteau terrestre, en roches serpentinites, selon un processus appelé serpentinisation. “Cela libère de l’hydrogène et, par la suite, des composés tels que le méthane, qui créent les conditions dans lesquelles la vie microbienne peut prospérer”, souligne Lissenberg. Son expédition portait le numéro 399 du Programme international de découverte des océansune initiative de 21 pays lancée il y a dix ans.

La Cité Perdue est située dans le massif de l’Atlantide, une montagne sous-marine un peu plus haute que le Teide. Les conditions y sont extrêmes : des températures de plus de 90 degrés et des eaux très alcalines, avec des tours carbonatées qui atteignent 60 mètres. Le manteau terrestre se trouve à une profondeur inaccessible avec les techniques actuelles, normalement à plus de 10 kilomètres sous la croûte terrestre, mais dans le massif de l’Atlantide, il est à sa portée, grâce à la séparation de deux plaques tectoniques. “Ce sont des roches du manteau qui ne sont plus dans le manteau, mais qui s’y trouvaient récemment”, résume Lissenberg. Le trou historique s’appelle U1601C.

Le chercheur néerlandais estime que la colonne de roches de 1 268 mètres, combinée aux échantillons de fluides provenant des sources hydrothermales, constitue « la meilleure fenêtre » pour étudier cette hypothétique origine de la vie sur Terre. Les microbiologistes de l’équipe déterminent le nombre et le type de microbes présents dans les roches récupérées, ainsi que la profondeur à laquelle ils se trouvent. “Nous pouvons combiner les découvertes microbiologiques avec celles de la serpentinisation, pour comprendre les facteurs qui contrôlent la vie microbienne dans les roches dérivées du manteau”, se félicite Lissenberg. Leurs résultats sont publiés ce jeudi dans le magazine Science.

Rémi Coltat a passé deux mois à bord du Résolution JOIDESun navire de recherche de 143 mètres de long, capable de forer plus de huit kilomètres profond. C’est comme une petite ville flottante, avec plus d’une centaine d’habitants, parmi lesquels des scientifiques, des marins, des cuisiniers et d’autres membres d’équipage. « Le forage fonctionne 24 heures sur 24. Nous travaillions par quarts de 12 heures. Une fois terminé, nous nous sommes endormis et avons repris la tâche le lendemain. C’était très excitant quand quelque chose de nouveau est apparu », se souvient Coltat, qui a quitté Grenade il y a quelques jours pour rejoindre l’Institut des Sciences de la Terre d’Orléans, en France.

Coltat, né il y a 30 ans à Nancy, se souvient que le précédent record avait été obtenu avec une sonde de seulement 200 mètres dans les roches du manteau, lors d’une expédition menée il y a trois décennies par le géologue français. Mathilde Cannat. L’année dernière, les scientifiques à bord du Résolution JOIDES Ils n’avaient pas pensé aller aussi loin, même dans leurs rêves. “C’était incroyable de voir qu’il était possible de forer si bien”, se souvient Coltat. En Andalousie, précisément, il y a l’un des plus grands affleurements des roches du manteau terrestre dans le monde : les roches péridotites, composées principalement d’olivine, de la Sierra Bermeja, à Malaga. Ces roches serpentinisées acquièrent une couleur verte frappante qui a incité l’architecte Juan de Herrera à les utiliser au XVIe siècle. comme éléments ornementaux au monastère royal de San Lorenzo de El Escorial.

Le géologue Juan Manuel García Ruiz, du Centre International de Physique de Donostia, vient de recevoir 10 millions d’euros de l’UE pour étudier le rôle de la silice – un minéral formé de silicium et d’oxygène – dans l’apparence des êtres vivants. Selon lui, le plus remarquable de la nouvelle étude ne réside pas dans les indices possibles sur l’origine de la vie, mais plutôt dans le fait qu’elle permettra de déterminer l’origine du méthane dans ces environnements : s’il provient de bactéries ou de réactions de serpentinisation.

Le chercheur allemand Manuel Dominik Menzel, de l’Institut andalou des sciences de la Terre, rappelle que connaître la partie supérieure du manteau terrestre est essentiel pour comprendre des processus tels que le magmatisme et la formation des continents eux-mêmes. Menzel étudie comment le manteau réagit naturellement avec l’eau et le dioxyde de carbone (CO₂). Lorsqu’il interagit, il forme des minéraux et le CO₂ reste fixe, un phénomène qui pourrait à l’avenir servir à éliminer ce gaz de l’atmosphère et à le cacher dans le sous-sol.

Menzel applaudit le nouveau travail auquel il n’a pas participé. « C’est un grand succès de réaliser une enquête aussi approfondie. Je suis très frappé par le fait qu’ils aient vu autant de serpentinisation, c’est-à-dire le pourcentage d’eau qui pénètre dans la roche du manteau », souligne-t-il. Le géologue allemand rappelle que les sources hydrothermales contiennent de l’énergie et différents composés chimiques, en plus des roches du manteau et des roches magmatiques de la croûte, ce qu’on appelle le gabbro, qui a une autre recette chimique. « Lorsqu’ils se mélangent, il y a davantage de potentiel pour produire des conditions très diverses pouvant donner naissance à la vie », souligne-t-il.

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