Un diamant découvert au Brésil confirme qu'une couche du manteau située entre 400 et 600 km de profondeur pourrait être très riche en eau.
S'il n'a aucune valeur marchande, un petit diamant de 5 mm plein d'imperfections s'est avéré être un véritable trésor pour les géologues. Mis au jour au Brésil, cette petite pierre précieuse renfermait un cristal de roche inestimable de quelques microns: de la ringwoodite. C'est la première fois que les scientifiques trouvent dans la nature ce cristal qui ne peut se former qu'à plus de 500 km de profondeur. Graham Pearson, géologue à l'université d'Alberta, a supervisé les travaux d'analyse de cette petite inclusion (Nature, 13 mars).
Ce microscopique cristal est fait d'atomes de magnésium, de fer, de silice et d'oxygène. «La ringwoodite est à l'olivine ce que le diamant est au graphite: elles ont exactement la même composition chimique mais leurs atomes ne sont pas agencées de la même manière», explique Nathalie Bolfan-Casanova, chercheuse au Laboratoire magmas et volcans de l'Observatoire de physique du globe de Clermont-Ferrand.
Un matériau également fabriqué en laboratoire
«Le diamant a capturé et protégé ce petit cristal avant de remonter vers la surface, probablement à l'occasion d'une éruption de kimberlite, un événement extrêmement violent qui laisse de véritables trous dans la croûte terrestre», explique Catherine Chauvel, directrice de recherche CNRS à l'Institut des sciences de la Terre à Grenoble. Ce petit cristal ramène ainsi des informations capitales sur une zone étrange du manteau terrestre.
Cela fait en effet quarante ans qu'un célèbre géologue australien, Ted Ringwood, a théorisé l'existence d'une couche de transition dans le manteau terrestre située entre 400 et 600 kilomètre de profondeur. Cette zone devait être très riche en une forme cristalline inédite de l'olivine… et en eau. En reconstituant en laboratoire les températures et les pressions extrêmes qui règnent à ces profondeurs, des chercheurs parvinrent en effet à transformer l'olivine en un nouveau cristal, qu'ils baptisèrent «ringwoodite», en hommage à leur collègue australien. Ce matériau - que l'on retrouve aussi dans certaines météorites - s'avérait justement capable de piéger de l'eau.
Autant d'eau que dans les océans
Ce premier cristal naturel de ringwoodite provenant des entrailles de la Terre est-il lui-même riche en eau? Oui, répond l'équipe de Graham Pearson. Il en contient même beaucoup pour un cristal de roche soumis à des pressions aussi extrêmes: 1 à 2%. Si l'intégralité de la couche située entre 400 et 600 km contient bien 60% de ce cristal, comme le prévoit la théorie*, alors il y aurait autant d'eau dans cette couche que dans tous les océans réunis. «Cette eau est présente sous une forme un peu différente de ce que l'on connait», précise Nathalie Bolfan-Casanova. «Ce sont des groupements hydroxyles (oxygène-hydrogène ou OH) qui sont piégées dans le cristal. Mais si on chauffe la ringwoodite à pression ambiante, elle donne bien de l'olivine et de l'eau.»
A moins d'une rupture technologique majeure, ce réservoir gigantesque restera à jamais inaccessible. Peu importe les moyens mis en œuvre, l'homme n'a jamais réussi à forer à plus de 12 km sous la surface de la Terre.
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