Le cœur de la Terre pourrait fuir l’hydrogène depuis des milliards d’années

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Modèle schématique illustrant l’origine des anomalies isotopiques dans les basaltes des îles océaniques. Source : Science Advances (2026). DOI : 10.1126/sciadv.aei4756

Lorsque la Terre s’est formée il y a des milliards d’années, son cœur métallique était recouvert d’un océan global de magma composé de roches fondues ; cet océan finit par se refroidir et par cristalliser pour former le manteau. Aujourd’hui, lorsque des colonnes manéliques aux racines profondes s’élèvent vers la surface et provoquent des éruptions volcaniques, les lavres issues de celles-ci pourraient contenir de l’hydrogène provenant des profondeurs de la planète.

L’hydrogène existe sous deux formes stables : l’hydrogène standard et léger, ainsi qu’une forme plus lourde appelée deutérium. Si la plupart des roches volcaniques présentent des ratios d’isotopes d’hydrogène relativement normaux, certains lians associés aux colonnes mantelliques profondes contiennent des taux de deutérium anormalement bas.

Cette mixture rare a suscité un vif débat : cette signature à faible teneur en deutérium s’est-elle formée lors de la solidification de l’océan de magma au début de l’histoire de la Terre, ou provient-elle de l’hydrogène qui s’infiltrait depuis le cœur métallique de la Terre ?

Voyage vers l’époque fondue de la Terre

Une équipe de chercheurs de l’Université des sciences et de la technologie de Chine, dirigée par Wenzhong Wang, a tenté de répondre à cette question en recourant à des simulations informatiques avancées pour recréer les conditions situées à des profondeurs de plusieurs milliers de kilomètres sous la surface du globe.

L’équipe a étudié comment les deux formes de l’hydrogène se comportent lors du refroidissement des roches fondues et de leur cristallisation en différents minéraux. Elle a ensuite utilisé ses résultats pour modéliser la répartition des deux formes de l’hydrogène dans le manteau précoce de la Terre.

Publiée dans la revue Science Advances, cette article indique que les chercheurs ont observé que l’hydrogène existe sous deux formes qui se répartissent de manière relativement équilibrée dans le manteau lors du refroidissement et de la cristallisation du magma ancien. Bien qu’il existe de petites différences de ratios à différentes profondeurs, une situation similaire à celle observée dans les roches volcaniques trouvées au Groenland, comme l’Islande et l’île de Baffin, avec des niveaux de deutérium anormalement bas, n’a pas été constatée.

« Nos résultats montrent que la cristallisation du magma de l’océan magmaïque ne provoque pas de fractionnement significatif des isotopes de l’hydrogène dans le manteau terrestre », affirment les auteurs de l’étude.

La thèse du noyau fuyant

Cela signifie que la congélation de l’océan de magma ne peut expliquer ces signatures inhabituelles. Les chercheurs soutiennent donc l’explication de la fuite depuis le noyau. Ils affirment que l’hydrogène à faible rapport de deutérium aurait pu s’infiltrer, au cours de milliards d’années, depuis le noyau métallique de la Terre vers le manteau environnant.

Un autre indice pointe vers le cœur. Certains de ces roches volcaniques présentent par ailleurs un rapport hélium-3/hélium-4 anormalement élevé. L’hélium-3 est une forme rare d’hélium qui a probablement été conservée pendant des milliards d’années dans le cœur de la Terre.

Les résultats, s’ils renforcent la théorie de l’hydrogène s’infiltrant depuis le cœur, n’ont pas encore permis d’éclairer précisément comment le matériau a pu atteindre la mantelle.

« L’élucidation des mécanismes qui permettent le transfert des signatures nucléaires vers le manteau demeure un objectif majeur pour les travaux futurs. »

Cet article a été rédigé pour Science X par Paul Arnold, édité par Lisa Lock, avec une vérification de l’exactitude assurée par Robert Egan. Il est le fruit d’un travail méticuleux accompli par des humains. Science X compte sur le soutien de ses lecteurs pour poursuivre le journalisme scientifique indépendant. Si cette nouvelle vous importe, nous vous invitons à envisager de faire un don, en particulier un don mensuel. En remerciement, vous bénéficierez d’un compte sans publicité.

Yu Zhang et al., « Les isotopes de l’hydrogène révèlent une fuite d’eau depuis le cœur », (2026). DOI : 10.1126/sciadv.aei4756

Elle a obtenu un diplôme de premier cycle en biologie à l’Université de Londres. C’est une productrice de documentaires pour la BBC qui a voyagé dans le monde entier. Elle travaille en tant que freelance depuis le sud de l’Espagne. Voir le profil complet →

Elle possède un diplôme de licence en histoire de l’art et un diplôme de master en patrimoine culturel matériel. Ancienne éditrice de musée, ambulancière et coordinatrice de don d’organes, elle exerce des fonctions d’édition pour Science X depuis 2021. Profil complet →

Elle possède un diplôme de licence en biologie mathématique et un diplôme de master en écriture créative. Elle a un regard unique sur la science et le langage, et a beaucoup voyagé.

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