Le plus grand réservoir d'eau est-il sous terre ?

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De très grandes quantités d'eau, peut-être l'équivalent de trois fois le volume des océans, seraient piégées dans une couche du manteau terrestre.

 Un morceau de ringwoodite chargé d'eau (en bleu) inclus dans un diamant. Les parties orange correspondent au minéral qui a été déshydraté à l'aide d'un laser. Steve Jacobsen / Northwestern University.

La première preuve que l'eau est présente dans la zone de transition (située entre les parties supérieures et inférieures du manteau terrestre) vient d'être publiée dans la revue Science. Elle repose, en partie, sur la découverte d'un tout petit échantillon d'un minéral appelé ringwoodite inclus dans un diamant.

Ce petit morceau de Ringwoodite a été découvert en mars dernier et son analyse a révélé qu'il contenait une quantité importante d'eau, de l'ordre de 1,5% de son poids. Il corrobore l'hypothèse de la présence d'une couche d'eau située sous terre énoncée dès les années 1930. Confortés par cette trouvaille, deux géologues ont modélisé le comportement des roches dans la zone de transition, située entre 410 km et 660 km de profondeur puis étudié cette zone sous le sol des Etats-Unis.

 La Terre en coupe. On y voit en orange et en rouge, le manteau supérieur et en jaune le manteau inférieur. Le noyau extérieur en gris est liquide et la graine (noyau intérieur solide) n'est elle pas représentée.

Pour sonder la zone de transition, Brandon Schmandt de l'université du Nouveau-Mexique a utilisé les données du USArray, un réseau de 2000 sismomètres qui jalonne la surface des Etats-Unis. Les résultats indiquent que, sous une large surface couvrant presque la totalité des Etats-Unis, de la ringwoodite contenant de l'eau pourrait composer la partie du manteau comprise entre 410 et 660 kilomètres de profondeur.

"Si seulement un pour cent du poids des roches du manteau situées dans la zone de transition est constitué d'eau, ce serait l'équivalent de près de trois fois la quantité d'eau dans les océans" estiment Brandon Schmandt et Steve Jacobsen, qui a réalisé les modélisations en laboratoire.

Cette eau n'est toutefois pas présente sous forme liquide. A cette profondeur la pression et la température brisent la molécule d'eau (H2O) qui se divise pour former un radical hydroxyle (OH) qui peut se lier à la structure cristalline du minéral.

Sciences et avenir 17/6/2014

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Réalisée par des hydrologues, elle met en évidence le déséquilibre entre la hausse des prélèvements et le temps nécessaire au renouvellement des eaux.

Alors que l’eau souterraine constitue l’une des réserves naturelles les plus précieuses et les plus exploitées par l’humanité, peu d’études ont cherché à évaluer le réservoir mondial souterrain. La dernière remonte même aux années 1970 et elle n’était que parcellaire. C’est donc la toute première carte globale qui est publiée en novembre 2015 dans la revue Nature Geosciences.

Now in NGeo: Modern groundwater largest contributor to Earth’s active hydrological cycle
https://t.co/hiAQF1tmnv pic.twitter.com/bnGOXTYKjU

— Nature Geoscience (@NatureGeosci) 17 Novembre 2015

La principale conclusion de ce travail est que le renouvellement des eaux souterraines s’inscrit dans un cycle long : moins de 6% des nappes souterraines situées dans les deux premiers kilomètres de la croûte terrestre se renouvelle au cours d’une vie humaine. "C’est quelque chose qui n’était pas connu auparavant" explique Tom Gleeson de l'Université Victoria, au Canada. "Nous savons déjà que les niveaux d'eau dans de nombreux aquifères sont en baisse. Nous utilisons nos ressources en eaux souterraines trop vite ; bien plus vite que leur taux de renouvellement" ajoute-t-il. 

Avec une demande mondiale croissante en eau - en particulier à la lumière du changement climatique - cette étude fournit des informations importantes pour les gestionnaires des ressources naturelles et l'élaboration des politiques écologiques et de développement durable.

L'étude estime le volume total des eaux souterraines à 23 millions de kilomètres cubes dont 0,35 million est âgé de moins de 50 ans. Les cartes montrent que les eaux souterraines les plus récentes sont situées dans les régions tropicales et montagneuses. Certains des plus grands gisements se trouvent dans le bassin de l'Amazone, au Congo, en Indonésie, et en Amérique autour des Rocheuses et de la Cordillère des Andes. "Maintenant que nous savons à quel point cette ressource s’épuise nous allons être en mesure d’estimer le temps que nous avons avant de manquer d’eau. Pour ce faire, il faudra mener une nouvelle étude utilisant un modèle global" conclut Tom Gleeson. 

Niveau normal à supérieur à la normale pour 63% des #NappesPhréatiques https://t.co/KvrcyZbJA0 #BRGM #Eau pic.twitter.com/zK4u9VNZVO

— BRGM (@BRGM_fr) 17 Novembre 2015

ET EN FRANCE ? Le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) vient de publier un rapport sur l’état des nappes phréatiques au 1er novembre 2015. Malgré un été peu pluvieux et un mois d’octobre déficitaire en précipitations, une partie importante des nappes phréatiques (63%) affiche un niveau normal ou supérieur à la normale, annonce le BRGM. La situation traduit, sur la plus grande partie du territoire, la période de bascule vers la période hivernale de recharge des nappes, ce qui est normal pour la saison. Quelques secteurs présentent cependant des niveaux inférieurs à la normale à l’image de la Lorraine, du nord de l’Alsace et de l’ouest du bassin Adour-Garonne.


Sciences et avenir 18/11/2015