Si l’on vous disait qu’un océan se cache à seulement quelques centaines de kilomètres sous vos pieds, vous penseriez peut-être à une théorie un peu trop romanesque. Pourtant, depuis quelques années, cette idée a cessé d’appartenir à la science-fiction. Portée par des études sismologiques de haute précision, des analyses minéralogiques et des modélisations pétrologiques avancées, une hypothèse prend forme : la Terre abriterait dans son manteau une immense réserve d’eau, invisible en surface mais bien réelle.
Ce n’est pas un océan au sens traditionnel du terme — il ne s’agit pas d’une mer souterraine stagnante — mais d’un volume d’eau potentiellement trois fois supérieur à celui de tous les océans réunis, piégé à l’échelle moléculaire dans des minéraux comme la ringwoodite. Ces découvertes bouleversent nos certitudes : l’eau ne serait pas seulement un élément de surface, mais une composante interne de la planète, profondément intégrée à sa dynamique géologique.
Les implications de l’océan manteau sur la chimie de la Terre
La ringwoodite, un minéral à la couleur bleu profond, qui a mis le feu aux poudres. Observée uniquement dans les conditions extrêmes de la « zone de transition » (entre 410 et 660 km de profondeur), cette forme cristalline de l’olivine possède la capacité unique de piéger des molécules d’OH–, signes probables d’eau. Des fragments de ce cristal ont été trouvés à l’intérieur de diamants remontés des abysses terrestres, notamment un échantillon brésilien découvert autour de 640 km. Cette inclusion a confirmé la présence directe d’eau dans le manteau.
Mais ce n’est pas tout. Les expériences menées en laboratoire, notamment à Northwestern, ont consisté à recréer les conditions extrêmes du manteau : températures supérieures à 1500 °C et pressions équivalentes à celles rencontrées près de 700 km de profondeur. Lorsque de l’olivine synthétique était transformée en ringwoodite, elle pouvait contenir jusqu’à 1 % de son poids en eau, stockée sous forme de groupes hydroxyles.
Cette eau n’existe pas sous forme liquide, mais est chimiquement liée au réseau cristallin. Elle influence néanmoins directement la manière dont les ondes sismiques se propagent. Autour des États-Unis, certaines zones de la zone de transition ralentissent les ondes, ce qui suggère la présence d’eau liée. Une étude de Schmandt et Jacobsen confirme que cette structure pourrait contenir l’équivalent de trois fois le volume des océans superficiels. Ensuite, cela fournit un cadre unifié pour expliquer les dynamiques profondes, que ce soit la viscosité des roches, la fonte partielle dans les zones de subduction ou le comportement des volcans .
Du point de vue géologique, la ringwoodite et la wadsleyite (un autre polymorphe de l’olivine) forment un corridor naturel pour le stockage de la quasi-totalité de cette eau profonde. Leurs propriétés hydratées influencent la dynamique du manteau, notamment les échanges à la limite lithosphère–asthénosphère, et façonnent l’ensemble des processus tectoniques et volcaniques.
Pour les scientifiques, la découverte d’un fragment de ringwoodite hydratée dans un diamant est un miracle matériel : cette pierre minuscule encapsule un vestige intact de conditions inaccessibles, un témoignage direct de la richesse hydrique du manteau. Corrélée à l’analyse sismique et aux travaux expérimentaux, cette découverte transforme une hypothèse en modèle plausible et robuste.
Explorer la réalité de l’océan manteau : entre sismologie et minéraux
Les perspectives sont nombreuses : la géochimie isotopique permettra sans doute prochainement d’estimer les origines de cette eau (surface vs manteau primitif). Des modèles numériques commencent à inclure des cycles hydriques profonds capables de simuler des millions d’années d’interactions entre croûte et manteau. Chez les planétologues, la question se pose naturellement : si notre Terre possède un tel réservoir, pourquoi pas Mars ou Vénus ?
En définitive, l’eau du manteau n’est plus un concept abstrait. Elle redessine notre compréhension du système Terre : un taureau hydrologique, régulé par la pression, la température, et un ballet minéral millénaire. On comprend mieux pourquoi les éruptions sont variées, pourquoi certaines zones sismiques sont ralenties, et pourquoi notre planète est restée majoritairement stable pendant des milliards d’années.
Bien sûr, de nouveaux défis attendent la recherche : les modèles doivent être raffinés, les anomalies localisées au sein des plaques doivent être cartographiées, et la comparaison isotopique avec l’eau des océans reste à approfondir. Mais d’ores et déjà, l’idée de l’océan invisible du manteau ne relève plus de la supposition : elle trône au cœur des sciences géophysiques.