Des scientifiques révèlent le modèle géologique le plus détaillé des 100 derniers millions d’années de la Terre : ScienceAlert

(James O’Neil/La banque d’images/Getty Images)

La surface de la Terre est la « peau vivante » de notre planète – elle relie les systèmes physiques, chimiques et biologiques. Au cours des temps géologiques, les paysages changent au fur et à mesure que cette surface évolue, régulant la cycle du carbone et la circulation des nutriments lorsque les rivières transportent les sédiments dans les océans.

Toutes ces interactions ont des effets considérables sur les écosystèmes et la biodiversité – les nombreux êtres vivants qui peuplent notre planète.

En tant que tel, reconstruire comment les paysages de la Terre ont évolué au cours de millions d’années est une étape fondamentale pour comprendre la forme changeante de notre planète et l’interaction de choses comme le climat et la tectonique. Il peut aussi nous donner des indices sur l’évolution de la biodiversité.

Travailler avec des scientifiques en France (Centre National de la Recherche Scientifique, ENS Paris universitaire, Université de Grenoble et Université de Lyon), notre équipe à l’Université de Sydney vient de publier un modèle géologique détaillé des changements à la surface de la Terre dans le revue prestigieuse Science.

Le nôtre est le premier modèle dynamique – une simulation informatique – des 100 derniers millions d’années à une résolution élevée jusqu’à 10 kilomètres (6,2 miles).

Avec des détails sans précédent, il révèle comment la surface de la Terre a changé au fil du temps et comment cela a affecté la façon dont les sédiments se déplacent et se déposent.

Divisé en cadres d’un million d’années, notre modèle est basé sur un cadre qui intègre les forces tectoniques et climatiques des plaques avec des processus de surface tels que les tremblements de terre, les intempéries, les rivières changeantes, etc.

Trois ans de préparation

Le projet a commencé il y a environ trois ans lorsque nous avons commencé le développement d’un nouveau modèle d’évolution du paysage à l’échelle mondialecapable de simuler des millions d’années de changement.

Nous avons également trouvé des moyens d’ajouter automatiquement d’autres informations dans notre cadre, telles que la paléogéographie – l’histoire des paysages de la Terre.

Pour cette nouvelle étude, notre cadre a utilisé l’état de l’art reconstructions tectoniques des plaques et simulations de climats passés à l’échelle mondiale.

Nos simulations informatiques avancées ont utilisé l’Australie Infrastructure informatique nationale, fonctionnant sur des centaines de processeurs informatiques. Chaque simulation a pris plusieurs jours, construisant une image complète pour reconstruire les 100 derniers millions d’années de l’évolution de la surface de la Terre.

Toute cette puissance de calcul a abouti à des cartes mondiales à haute résolution qui montrent les hauts et les bas des paysages terrestres (élévation), ainsi que les flux d’eau et de sédiments.

Tous ces éléments cadrent bien avec les observations géologiques existantes. Par exemple, nous avons combiné des données d’aujourd’hui sédiments fluviaux et débits d’eaules bassins hydrographiques, les levés sismiques et les tendances à long terme de l’érosion locale et mondiale.

Nos principaux résultats sont disponibles sous forme de cartes mondiales basées sur le temps à des intervalles de cinq millions d’années à partir de le cadre scientifique ouvert.

Flux d’eau et de sédiments dans l’espace et dans le temps

L’un des processus de surface fondamentaux de la Terre est l’érosion, un processus lent au cours duquel des matériaux comme le sol et la roche sont usés et emportés par le vent ou l’eau. Il en résulte des flux de sédiments.

L’érosion joue un rôle important dans le cycle du carbone de la Terre – la circulation mondiale sans fin de l’un des éléments constitutifs essentiels de la vie, le carbone.

L’étude de la façon dont les flux de sédiments ont changé dans l’espace et dans le temps est cruciale pour notre compréhension de la façon dont les climats de la Terre ont varié dans le passé.

Nous avons constaté que notre modèle reproduit les éléments clés du transport des sédiments terrestres, de la dynamique des bassins versants décrivant les réseaux fluviaux au fil du temps aux lents changements de bassins sédimentaires à grande échelle.

D’après nos résultats, nous avons également trouvé plusieurs incohérences entre les observations existantes des couches rocheuses (strates) et les prédictions de ces couches. Cela montre que notre modèle pourrait être utile pour tester et affiner les reconstructions de paysages passés.

Nos paysages passés simulés sont entièrement intégrés aux divers processus en jeu, en particulier le système hydrologique – le mouvement de l’eau – offrant une vue plus robuste et détaillée de la surface de la Terre.

Notre étude révèle plus de détails sur le rôle que la surface de la Terre en constante évolution a joué dans le mouvement des sédiments des sommets des montagnes aux bassins océaniques, régulant finalement le cycle du carbone et les fluctuations climatiques de la Terre à travers le temps.

En explorant ces résultats en tandem avec les archives géologiques, nous serons en mesure de répondre à des questions de longue date sur diverses caractéristiques cruciales du système terrestre, y compris la façon dont notre planète cycle les nutriments et a donné naissance à la vie telle que nous la connaissons.

Tristan SallesMaître de conférences, Université de Sydney

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