The origin of the Earthʼs atmosphere can be constrained by the study of noble gases in oceanic basalts. If it is clear that the mantle is degassed and formed part of the present atmosphere, it has been proposed that an important subduction of atmospheric noble gases in the mantle occurred during Earthʼs history, altering the primordial signature of the solid Earth. This subduction process has been suggested on the basis of the measurements of light xenon isotopes in CO₂ well gases. Moreover, the fact that the ³⁸Ar/³⁶Ar ratio is atmospheric in all oceanic basalts, even for uncontaminated samples (e.g. with high ²⁰Ne/²²Ne), may also suggest that a massive subduction of atmospheric argon occurred, if the primitive Earth had a solar-like ³⁸Ar/³⁶Ar. This also implies that the atmosphere suffered a massive gas loss accompanied by mass fractionation (e.g. hydrodynamic escape) after mantle degassing or that a late veneer with an atmospheric composition occurred. Such a hypothesis is explored for rare gases, by developing a model in which degassing and subduction of atmospheric noble gases started ~4.4Ga ago. In the model, both radiogenic and non-radiogenic isotopic ratios are used (e.g. ³⁸Ar/³⁶Ar and ⁴⁰Ar/³⁶Ar; ¹²⁴Xe/¹³⁰Xe and ¹²⁹Xe/¹³⁰Xe) to constrain the subduction flux and the degassing parameters. It is shown that subduction and massive contamination of the entire mantle is possible, but implies that the ⁴⁰Ar/³⁶Ar and the ¹²⁹Xe/¹³⁰Xe ratios were higher in the past than today, which is not observed in Archean samples. It also implies that the sediments and the altered oceanic crust did not loose their noble gases during subduction or that the contaminated mantle wedge is mixed by the convective mantle. Moreover, such a model has to apply to the oceanic island source, since this later shows the same signature of argon and xenon non-radiogenic isotopic ratios. A scenario where the isotopic compositions of the argon and xenon were settled before or during accretion is therefore preferred to the subduction.

L'origine de l'atmosphère terrestre peut être contrainte par l'étude des gaz rares dans les basaltes océaniques. S'il est clair que le manteau est dégazé et a formé une partie de l'atmosphère, il a été suggéré qu'une partie importante des gaz rares atmosphériques avait été recyclée dans le manteau terrestre par subduction durant toute l'histoire de la Terre. La subduction aurait alors modifié la signature primordiale des gaz rares du manteau terrestre. Ce processus a été évoqué sur la base des analyses isotopiques précises des isotopes légers du xénon dans les puits de CO₂. De plus, le fait que les rapports ³⁸Ar/³⁶Ar de tous les basaltes océaniques soient atmosphériques et différents de la valeur solaire, même pour les échantillons dont on est sûr que la contamination atmosphérique est négligeable, pourrait suggérer qu'une subduction d'argon atmosphérique se soit produite. En effet, si l'on considère que le manteau était initialement solaire pour le rapport isotopique ³⁸Ar/³⁶Ar, et que l'atmosphère a perdu de l'argon avec fractionnement de masse après le dégazage massif des premiers millions d'années de la Terre, un recyclage atmosphérique est nécessaire. Nous avons exploré cette hypothèse en développant un modèle de dégazage/subduction qui commence il y a 4,4Ga. Nous utilisons à la fois les isotopes non radiogéniques et les isotopes radiogéniques (³⁸Ar/³⁶Ar et ⁴⁰Ar/³⁶Ar ; ¹²⁴Xe/¹³⁰Xe et ¹²⁹Xe/¹³⁰Xe) pour contraindre les paramètres du modèle (flux de subduction et taux de dégazage). Les résultats du calcul montrent que la subduction est possible dans tout le manteau, mais ils impliquent que les rapports ⁴⁰Ar/³⁶Ar et ¹²⁹Xe/¹³⁰Xe étaient plus élevés à l'Archéen que maintenant. Ceci n'est pas observé dans les échantillons archéens dont la source est le manteau. De plus, le taux de gaz rares à subducter est relativement important, et il implique que la plaque plongeante ne perde pas beaucoup de ceux-ci lors de sa descente. Par ailleurs, la subduction doit également contaminer la source des points chauds, supposée être primitive pour les signatures isotopiques des gaz rares, ce qui pose donc un problème majeur dans l'interprétation des données de gaz rares. Nous préférons donc un modèle d'origine des gaz rares sur terre dans lequel les fractionnements isotopiques des gaz rares ont lieu lors de l'accrétion des planétésimaux plutôt qu'après que l'atmosphère se fut formée et qu'une partie fut subductée dans le manteau.