Préchauffer le four à 150°C en chaleur tournante.
Beurrer généreusement le moule avec du beurre mou (à température ambiante, surtout pas fondu) en l'étalant au pinceau sur toute la surface intérieure. Saupoudrer ensuite d'environ une cuillère à café de farine, secouer le moule pour bien répartir, puis enlever l'excédent.
Dans un saladier, battre les 4 oeufs avec le sucre et le sucre vanille à l'aide d'un batteur électrique jusqu'à obtenir une texture bien mousseuse et blanchie.
Dans un verre ou un bol, mélanger brièvement le lait (50 ml), l'huile (200 ml) et l'eau gazeuse (100 ml), puis incorporer ce mélange à la préparation oeufs-sucre.
Tamiser la maïzena, ajouter le bicarbonate alimentaire, la levure chimique et la farine. Mélanger le tout à vitesse lente, juste assez pour obtenir une pâte homogène et mousseuse, sans trop travailler la pâte.
Verser les deux tiers de la pâte dans le moule préparé.
Dans le tiers restant de pâte, incorporer les 2 cuillères à soupe de cacao amer et les 2 cuillères à soupe de lait supplémentaires. Fouetter à vitesse lente jusqu'à obtenir un mélange homogène.
Verser la pâte au cacao par-dessus la pâte nature dans le moule. À l'aide d'une spatule, faire quelques mouvements légers pour créer l'effet marbré, sans trop mélanger.
Enfourner à 150°C en chaleur tournante pendant 1 heure. Vérifier la cuisson en insérant la lame d'un couteau : si elle ressort sèche, le gâteau est cuit. Ne pas dépasser 160°C.
Dès la sortie du four, démouler le gâteau encore chaud (après seulement 1 à 2 minutes de repos) pour éviter qu'il ne transpire dans le moule.
Laisser tiédir avant de couper. Saupoudrer de sucre glace ou napper d'une ganache au chocolat selon les envies.