Que se passera-t-il lorsque les plaques tectoniques ne se déplaceront plus ?

Si la Terre est ce qu'elle est aujourd'hui, c'est grâce aux plaques tectoniques. Celles-ci ont donné lieux aux montagnes, aux océans, aux tremblements de terre, aux éruptions volcaniques incandescentes et à l'apparition de terres nouvelles chaque seconde.

Mais rien ne dure éternellement.

Le manteau de la Terre finira par se refroidir à un tel point que les plaques tectoniques de la planète vont s’immobiliser. Il faudra alors dire adieu au cycle du carbone et à la transformation constante de la masse terrestre, deux éléments qui furent les moteurs de l'évolution au fil des millénaires.

Quiming Cheng, géoscientifique mathématicien et président de l'Union internationale des sciences géologiques, a tenté d'établir quand ce sinistre jour arrivera. D'après ses calculs, il devrait avoir lieu dans environ 1,45 milliard d'années, soit bien avant que le soleil ne devienne une géante boule rouge et ne nous tue tous. Quelque chose qui ne devrait pas se produire avant environ 5,4 milliards d'années.

L'étude, publiée ce mois-ci dans la revue Gondwana Research, a suscité la controverse. Certains spécialistes affirment qu'il est impossible de prédire quand les plaques tectoniques cesseront de se déplacer, mais la majeure partie de la communauté scientifique est d'accord pour dire que ce phénomène aura bien lieu. Lorsque tel sera le cas, l'activité géologique de la Terre sera mise à l'arrêt.

À quoi ressemblera notre planète lorsque cet important processus planétaire rendra l'âme ?

L’ÈRE DE LA TECTONIQUE DES PLAQUES

Pour le savoir, il convient de comprendre comment fonctionne la tectonique des plaques. La Terre s’est formée il y a 4,54 milliards d’années dans le bûcher du système solaire primitif. Une fois que la Terre était en fusion totale, la chaleur générée par la formation de la planète bleue et des matières radioactives présentes dans la roche a commencé à se libérer. En refroidissant, notre planète a adopté sa structure interne actuelle, qui comprend un noyau interne solide composé de fer, un noyau externe liquide, un manteau inférieur très chaud fait de roches semblables à du plastique, un manteau supérieur fragile et la croûte terrestre.

Ensemble, la croûte terrestre et le manteau supérieur constituent la lithosphère. Il y a 3,5 milliards à 600 millions d’années, des plaques de cette lithosphère ont refroidi et se sont suffisamment solidifiées pour couler dans le manteau inférieur : c’est à partir de ce moment que l’ère de la tectonique des plaques a débuté. La lithosphère s’est divisée, devenant un puzzle en dents de scie de plaques qui se heurtent sans cesse à la surface de la Terre, ce qui provoque des phénomènes géologiques en-dessous et au-dessus des océans.

Au niveau des dorsales océaniques, le matériau mantellique gonfle et se décompresse. Du magma s’échappe alors, ce qui forme la lithosphère océanique. Les bords les plus froids et les plus solides des plaques aident à éloigner la plaque tectonique des dorsales océaniques et les poussent vers les profondeurs. En général, ces plaques plongent sous une plaque océanique ou continentale moins dense. Ce phénomène, qui s’appelle la subduction, entraîne la formation de volcans explosifs et d’une croûte nouvelle sur la surface terrestre.

Lorsque deux plaques continentales se heurtent, elles se déforment et des chaînes de montagnes comme les Alpes ou l’Himalaya apparaissent. Des remontées de panaches mantelliques peuvent parfois apparaître sous les plaques océaniques et continentales, et c’est ce centre magmatique en constant mouvement qui créé les chaînes de volcans.

Mais le manteau finira par refroidir, à tel point que les plaques ne pourront plus s’enfoncer. Plusieurs études ont été menées pour tenter de prévoir quand cela se produira.

Pour son étude, Quiming Cheng a eu recours à des modèles mathématiques afin d’estimer la rapidité avec laquelle le manteau se refroidit, en fonction de ce que nous savons de l’intensité de l’activité magmatique de la planète bleue depuis trois milliards d’années. D’après le scientifique, cela permet d’obtenir une estimation de premier ordre de la date à laquelle la tectonique des plaques prendra fin.

DES PLAQUES IMMOBILES

Si l’on en croit Ken Hudnut, chercheur en géophysique à l’Institut d’études géologiques des États-Unis, même si l’on ignore quand les plaques tectoniques finiront par se figer, il est certain qu’elles cesseront de se déplacer. Lorsque ce jour arrivera, il « se pourrait bien que ce soit la fin du monde tel que nous le connaissons aujourd’hui ».

Les plaques tectoniques de la Terre s’immobiliseront alors, et cesseront de s’écarter et de s’enfoncer. Les montagnes cesseront de se former, mais comme la Terre aura toujours une atmosphère, l’érosion causée par le vent et les vagues nivellera les grands sommets pour en faire des plateaux montagneux. Une grande partie des continents aplatis finiront par être immergés.

Les zones de subduction n’existeront plus. Par conséquent, il y aura toujours des tremblements de terre, mais ceux dont la magnitude est supérieure à 7 feront partie du passé. Les volcans les plus explosifs ne seraient plus en activité. Toutefois, tous les volcans ne seraient pas éteints.

Malgré l’absence de plaques tectoniques sur Mars, d’impressionnants volcans sont sortis du sol, à l’instar de l’Olympus Mons, le plus grand volcan du système solaire. Comme les plaques tectoniques sont immobiles sur la planète rouge, une importante fusion crustale s’est produite dans ce seul lieu sous l’action d’une remontée de panache mantellique.

À l’avenir, le manteau de la Terre restera suffisamment chaud pour assurer la convection et être en fusion partielle. Par conséquent, des panaches mantelliques similaires à ceux sur Mars existeront et seront disséminés un peu partout sans se déplacer. La Terre n’aura jamais son propre Olympus Mons car le champ gravitationnel de notre planète est trop fort. Tout ce qui est massif et grand s’enfoncera alors tout simplement dans la croûte terrestre et nos volcans volumineux seront aplatis et plus étendus.

Comme cela est déjà le cas aujourd’hui, des parties de la lithosphère inférieure continueront de se détacher et de tomber dans les zones particulièrement chaudes du manteau. Le matériau mantellique s’élèverait alors, soulevant la croûte terrestre et formant des chaînes montagneuses isolées et des bassins associés. Cette activité provoquerait de petits tremblements de terre et la formation de poches de volcanisme supplémentaires.

« La surface de Vénus se forme ainsi », explique Robert Stern, spécialiste des plaques tectoniques à l’Université du Texas, en faisant référence à une autre planète dont les plaques tectoniques ne fonctionnent pas totalement. Mais avec le refroidissement qui se poursuit, ces mécanismes cesseront également et les derniers volcans actifs de la planète s’éteindront. Le manteau sera plutôt froid et la Terre « deviendra une planète morte, comme Mercure », poursuit le spécialiste.

Avant d’en arriver à ce point, il se peut que le noyau terrestre liquide refroidisse suffisamment pour mettre un terme à la convection. Conséquence : le champ magnétique protecteur de la Terre n’assurerait plus son rôle. Le flot de particules énergétiques du soleil détruirait notre atmosphère, provocant l’évaporation des océans.

« Une fois que les plaques tectoniques seront immobiles, nous n’aurons rien de bon à espérer », souligne Ken Hudnut. Il pense que la Terre deviendra de plus en plus plate et ennuyeuse, jusqu’à ce que « le soleil meurt. »

LA PROPHÉTIE DE LA TECTONIQUE DES PLAQUES

D’autres scientifiques ont également calculé la date à laquelle les plaques deviendront immobiles et les résultats divergent. Dans le cadre d’une étude réalisée en 2016, les chercheurs ont estimé grâce à des simulations par ordinateur extrêmement détaillées mais simplifiées, que les plaques tectoniques deviendront immobiles dans 5 milliards d’années, ce qui correspond à peu près à la date à laquelle le soleil cessera de briller.

Une autre étude, menée en 2008, a suggéré après avoir étudié l’activité passée des plaques tectoniques que celles-ci se déplaçaient par intermittence. Si l’on en croit les auteurs de l’étude, la prochaine pause dans leurs déplacements devrait avoir lieu dans 350 millions d’années, lorsque l’océan Pacifique se fermera et que ses nombreuses zones de subduction se désactiveront.

« C’est une bonne question et oui, cela finira par se terminer », indique Robert Stern. Il précise toutefois qu’il n’est pas d’accord avec le raisonnement de l’étude. « Je ne crois en aucune des dates qui prévoient la fin de la tectonique des plaques », confie-t-il.

D’après Christopher Scotese, spécialiste émérite des plaques tectoniques à l’Université du Texas, l’étude n’aurait pas dû se concentrer sur le refroidissement du manteau, mais plutôt sur le mécanisme d’attraction des plaques car « c’est lui qui fait la loi. »

Le spécialiste prévoit qu’à la place d’un ralentissement graduel, la tectonique des plaques sera revigorée pour un à deux milliards d’années, avant que les plaques ne s’immobilisent. Christopher Scotese estime qu’avec le refroidissement du manteau terrestre, les plaques vont devenir extrêmement froides et solides, ce qui va permettre une subduction plus rapide.

Ken Hudnut souligne que prévoir des évènements géophysiques, même sur le court terme, « représente un défi qui dépasse les capacités humaines actuelles. » Malgré cela, il insiste sur le fait qu’il est bon de se préparer pour le futur. Si aucune étude sur le sujet n’est parfaite, elles mettent toutefois en lumière la complexité du sujet et le manque de connaissances que nous avons quant au fonctionnement de notre planète.

Les modèles très différents d’étude « nous aident à comprendre pourquoi les plaques tectoniques ont été créées à l’origine », explique Christopher Scotese. « Il y a peut-être des éléments relatifs à l’avenir que nous allons comprendre et qui peuvent s’appliquer au passé. »

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.