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Il pourrait « neiger du fer » au centre de la Terre

Crédits : CharlesC/Wikimedia

Selon de nouvelles recherches publiées dans le Journal of Geophysical Research: Solid Earth, il pourrait « neiger » du fer sur le noyau interne de notre planète.

On ne peut pas échantillonner l’intérieur de notre planète. On imagine en effet difficilement des opérations de forage sur plusieurs milliers de kilomètres. Pour évaluer sa structure interne, les géologues s’appuient sur l’étude de certaines ondes sismiques émanant du coeur de la Terre, qui remontent à la surface.

Sur la base de ces analyses, nous savons que sous les différentes couches du manteau terrestre se trouve un noyau externe, à quasiment 3 000 kilomètres de profondeur. Cette structure, liquide, est composée principalement de fer, de nickel, de soufre, d’oxygène et de silicium. Elle s’enfonce jusqu’a 2 000 mètres de profondeur, se plaçant juste au-dessus du noyau interne. Cette « graine », solide cette fois-ci, mesure environ 1 220 kilomètres de rayon et se compose d’un alliage de fer et de nickel.

Seulement depuis plusieurs décennies déjà, les mesures des ondes sismiques ne semblent plus coller avec nos prédictions sur la structure du noyau terrestre. En effet, les vagues sismiques se déplacent plus lentement que prévu lorsqu’elles traversent la base du noyau externe. Elles semblent également plus lentes à l’hémisphère Est qu’à l’hémisphère Ouest.

De la « neige de fer » pour expliquer ces incohérences

Le scientifique russe S.I. Braginskii, dans les années 1960, avait à son époque envisagé la présence d’une couche boueuse située à la limite entre le noyau interne et le noyau externe. Cette couche d’aspect visqueux pouvait en théorie expliquer le ralentissement des ondes.

Mais à l’époque les modèles avaient rejeté cette possibilité. On considérait en effet que les conditions de température et de pression dans le centre de la Terre ne pouvaient pas permettre la cristallisation des matériaux liquides dans le noyau externe. Des recherches plus récentes suggèrent aujourd’hui que ce serait finalement possible, dans la partie basse du noyau.

Selon cette étude, il pourrait en effet se former des cristaux de fer, très lourds et très chauds, à la base du noyau externe. Beaucoup plus lourds que la matière environnante, ces cristaux tomberaient alors lentement sur plusieurs centaines de kilomètres, pour finalement venir se déposer à la surface du noyau solide interne.

Selon les chercheurs, le processus de cristallisation se fait de manière inégale dans le noyau externe, ce qui veut dire que cette « neige de fer » se répartit de manière inégale sur le noyau interne. À certains endroits, ces cristaux pourraient s’empiler sur plus de 300 kilomètres d’épaisseur, tandis qu’à d’autres endroits, la couche de « neige » serait beaucoup plus fine. Ceci expliquerait pourquoi certaines ondes ralentissent davantage dans l’hémisphère Est.

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Un graphique simplifié de l’intérieur de la Terre tel que décrit par la nouvelle recherche. Crédits : Université du Texas à Austin / Jackson School of Geosciences

Cette théorie, remise au goût du jour, devra néanmoins passer d’autres tests avant d’être complètement validée. Ces recherches sont en effet très importantes étant donné l’influence du noyau sur les phénomènes qui affectent notre planète, comme la génération de son champ magnétique ou le mouvement des plaques tectoniques.

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