La pluie peut vraiment déplacer des montagnes

La tectonique des plaques tend à dominer la vision commune de la formation des montagnes : là où deux plaques se rencontrent, la roche est poussée vers le haut. Cependant, les énormes déplacements de la croûte terrestre ne peuvent pas s’attribuer tout le mérite de cet impressionnant processus.

Image d’entête : Byron Adams, premier auteur de l’étude, dans le terrain escarpé du Grand Himalaya, au centre du Bhoutan. (Kelin X Whipple)

Comme le dit Alan Collins, géologue à l’université australienne d’Adélaïde :

Les montagnes agissent comme les poumons chez l’homme. Elles sont le lieu où la matière est transférée des profondeurs de la terre à la surface par une érosion rapide et efficace.

Ce transfert de matériaux dépend des processus en cours à la surface, ce qui signifie que les montagnes peuvent également être créées, façonnées et détruites par le climat et l’érosion.

Mais un débat est en cours sur la façon dont le climat, la tectonique et les chaînes de montagnes interagissent exactement, en raison d’une compréhension imparfaite de l’équilibre entre le déplacement des roches par l’érosion et leur remplacement par le soulèvement.

Aujourd’hui, des recherches publiées cette semaine (lien plus bas) ont précisément mis en évidence l’effet érosif spectaculaire des précipitations, montrant comment elles sculptent les pics et les vallées sur des millions d’années.

Selon l’auteur principal, Byron Adams, de l’université de Bristol, au Royaume-Uni :

Il peut sembler intuitif qu’une plus grande quantité de pluie puisse modeler les montagnes en faisant en sorte que les rivières se transforment plus rapidement en roches. Mais les scientifiques pensent également que la pluie peut éroder un paysage assez rapidement pour essentiellement « aspirer » les roches de la Terre, ce qui entraîne les montagnes très rapidement.

En enlevant une énorme quantité de matière de la surface, l’eau peut créer un changement de pression dans la croûte terrestre, ce qui fait que les roches « coulent » (vers le bas) et finissent par pousser les montagnes vers le haut.

Les mesures nécessaires pour déterminer quel est le modèle le plus précis sont complexes et difficiles à réaliser. Mais Adams et son équipe ont été à la hauteur du défi.

En se concentrant sur la région dynamique du centre et de l’est de l’Himalaya, ils ont prélevé une série d’échantillons de grains de sable dans le but de découvrir à quelle vitesse les rivières érodent les roches, en observant les « horloges cosmiques » à l’intérieur des grains.

Là ou les prélèvements ont été réalisés, le Ta Dzong qui surplombe la vallée de Paro, dans l’ouest du Bhoutan. (Byron A Adams)

Toujours selon Adams :

Lorsqu’une particule cosmique provenant de l’espace atteint la Terre, il est probable qu’elle heurte les grains de sable sur les pentes des collines alors qu’ils sont transportés vers les rivières.

Lorsque cela se produit, certains atomes à l’intérieur de chaque grain de sable peuvent se transformer en un élément rare. En comptant combien d’atomes de cet élément sont présents dans un sac de sable, nous pouvons calculer depuis combien de temps le sable est là, et donc à quelle vitesse le paysage s’est érodé.

Un affluent du Wang Chu, au sud-ouest du Bhoutan. (Byron A Adams)

Après avoir prélevé des échantillons dans toutes les zones, l’équipe a testé une série de modèles numériques pour en trouver un capable de prédire avec précision les taux d’érosion qu’ils ont mesurés. Cela leur a permis de quantifier, pour la première fois, la façon dont les précipitations affectent l’érosion dans un terrain accidenté.

Adams estime que cette découverte est une percée passionnante, car « elle soutient fortement l’idée que les processus atmosphériques et terrestres solides sont intimement liés ». Cela pourrait avoir de réelles implications pour la compréhension de l’histoire de la Terre, et même de la vie elle-même.

Collins considère également cette technique comme une avancée majeure.

Si elle s’avère fonctionner de manière générale, et leur étude est la plus importante de ce type réalisée jusqu’à présent, elle peut être utilisée pour quantifier la manière dont les éléments sont transférés dans les systèmes de la surface terrestre depuis les profondeurs de la planète.

La vie a besoin de nutriments. La plupart d’entre eux, du phosphore qui constitue le cadre de l’ADN aux éléments essentiels tels que le molybdène ou le sélénium, proviennent des profondeurs de la terre et de l’érosion des roches dans les ceintures montagneuses.

Si nous comprenons mieux comment ce transfert est facilité dans ces ceintures de montagne, nous sommes mieux à même de comprendre comment cette rétroaction se produit et comment notre terre a évolué.

Pour Adams et son équipe, l’étape suivante consiste à déterminer si les taux d’érosion qu’ils ont mesurés sont suffisamment importants pour entraîner le « flux crustal » des roches.

Adams travaille également sur un projet qui utilise ce type de recherche pour aider à prévoir l’impact du changement climatique sur les paysages de montagne.

L’étude publiée dans Science Advances : Climate controls on erosion in tectonically active landscapes et présentée sur le site de l’université de Bristol : Ground-breaking discovery finally proves rain really can move mountains.