51. Vers un modèle de dégazage du magma océan définissant la composition de l'atmosphère à l'Hadéen
- Author
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Gaillard, Fabrice, Bernadou, Fabien, Roskosz, Mathieu, Bouhifd, Ali, Marrocchi, Yves, Iacono-Marziano, Giada, Moreira, Manuel, Scaillet, Bruno, Rogerie, Gregory, Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327 (ISTO), Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Magma - UMR7327, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)-Observatoire des Sciences de l'Univers en région Centre (OSUC), Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Magmas et Volcans (LMV-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-SPIN-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire Magmas et Volcans (LMV), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement et la société-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA)-Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement et la société-Université Clermont Auvergne (UCA)-Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA), Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SGF, CNRS, Laboratoire de Géologie de Lyon ou l’étude de la Terre, des planètes et de l’environnement, and Sciencesconf.org, CCSD
- Subjects
[SDU] Sciences of the Universe [physics] ,azote ,Atmosphere ,[SDU]Sciences of the Universe [physics] ,redox ,carbon ,eau ,Magma Ocean ,Hadean - Abstract
International audience; Nitrogen, carbon, hydrogen and sulfur are essential elements for life constituting less than ca. 1 % of terrestrial planet masses. While they are abundant in the atmosphere due to their volatile nature, the Earth’s interior represents the major C-H-N-S reservoirs. Capturing the origin of such distribution between surficial and deep reservoirs require deciphering 4.5 Giga-years of planetary activities, with many unknowns. Here, we show that the mass of carbon, nitrogen and presumably hydrogen outgassed by the last magma ocean episode, 4.5 Giga-years ago, is similar to the mass of these elements in Earth’s present-day exosphere (atmosphere+ocean+crust). By modelling the equilibrium partitioning of C-H-O-N-S elements between the magma ocean and its atmosphere, we show that the oxidation state is critical, yielding H2-CO dominated atmospheres under strongly reduced conditions and CO2-N2-SO2-rich ones under oxidizing conditions. On Earth, magma ocean degassing at reducing conditions must have produced a C-N-H rich atmosphere. Venus’s dry, SO2-poor, CO2-N2 atmosphere perfectly corresponds to an equilibration under slightly more oxidized conditions, possibly linked to enhanced hydrogen loss to space due to a long-lasting magma ocean stage9 . The C-H-N contents of the mantle and the atmosphere must have marginally changed since these reservoirs were born, pushing back the setting of habitability to the very first 100 millions of years of planetary systems.
- Published
- 2021