À plus de 5 000 kilomètres sous nos pieds, le noyau métallique solide de la Terre n’a été découvert qu’en 1936. Près d’un siècle plus tard, nous luttons toujours pour répondre à des questions fondamentales sur le moment et la manière dont il a vu le jour.
Ce ne sont pas des énigmes faciles à résoudre car nous ne pouvons pas échantillonner directement le noyau interne, et la clé pour le démystifier réside dans les sismologues (qui l’échantillonnent indirectement avec des ondes sismiques), les géodynamiciens (qui créent des modèles de sa dynamique) et une collaboration entre minéral les physiciens (étude du comportement des ferroalliages à haute pression et température).
En combinant ces disciplines, les scientifiques fournissent un indice important sur ce qui se passe à des kilomètres sous nos pieds. Dans une nouvelle étude, ils révèlent comment le noyau interne de la Terre se développe plus rapidement d’un côté que de l’autre, ce qui peut aider à expliquer l’âge du noyau, ainsi que l’histoire intrigante du champ magnétique terrestre.
terre primitive
Au cours des 4,5 milliards d’années d’histoire de notre planète, le noyau terrestre s’est formé très tôt, au cours des 200 premiers millions d’années. La gravité attire le fer le plus lourd vers le centre de la jeune planète, laissant derrière les roches, les minéraux silicatés qui composent le manteau et la croûte.
La formation de la Terre a emprisonné beaucoup de chaleur sur la planète. Cette perte de chaleur, ainsi que l’échauffement dû à la désintégration radioactive continue, entraînent l’évolution de notre planète. La perte de chaleur de l’intérieur de la Terre entraîne le flux violent du noyau externe de fer liquide, qui crée le champ magnétique terrestre. Pendant ce temps, le refroidissement de l’intérieur profond de la Terre contribue à la tectonique des plaques, qui façonne la surface de notre planète.
Au fur et à mesure que la planète se refroidissait, la température au centre de la planète a finalement chuté en dessous du point de fusion du fer sous une pression extrême, et le noyau interne a commencé à se cristalliser. Aujourd’hui, le noyau interne continue de croître à un rayon d’environ 1 millimètre par an, ce qui équivaut à 8 000 tonnes de fer en fusion se solidifiant chaque seconde. Après des milliards d’années, ce refroidissement finira par solidifier tout le noyau, faisant perdre à la Terre son champ magnétique protecteur.
le problème central
On pourrait penser que cette solidification se traduirait par une sphère solide uniforme, mais ce n’est pas le cas. Dans les années 1990, les scientifiques ont réalisé que la vitesse des ondes sismiques traversant le noyau interne changeait de manière inattendue. Cela suggère que certains changements asymétriques ont lieu dans le noyau. Plus précisément, les moitiés est et ouest du noyau interne présentent différentes variations de vitesse des ondes sismiques. La partie orientale du noyau interne se situe sous l’Asie, l’océan Indien et l’océan Pacifique occidental, tandis que la partie occidentale se trouve sous les Amériques, l’océan Atlantique et l’océan Pacifique oriental.
La nouvelle étude sonde ce mystère, en utilisant de nouvelles observations sismiques combinées à des modèles géodynamiques et des estimations du comportement des ferroalliages sous haute pression. Ils ont constaté que le noyau intérieur oriental sous la mer de Banda en Indonésie s’est développé plus rapidement que le côté ouest sous le Brésil.
Vous pouvez penser à cette croissance inégale comme faire de la crème glacée dans un congélateur qui ne fonctionne que d’un côté : les cristaux de glace ne se forment que du côté où la crème glacée refroidit efficacement. Sur Terre, la croissance inégale est causée par le reste de la planète qui absorbe la chaleur de certaines parties du noyau interne plus rapidement que d’autres.
Mais contrairement à la crème glacée, un noyau interne solide est soumis à la gravité pour répartir uniformément la nouvelle croissance grâce à un processus de flux interne péristaltique qui maintient la forme sphérique du noyau interne. Cela signifie que la Terre ne risque pas de se renverser, bien que cette croissance inégale soit enregistrée dans les vitesses des ondes sismiques au cœur de notre planète.
Déterminer l’âge du noyau
Alors, cette approche nous aide-t-elle à comprendre l’âge du noyau ? Lorsque les chercheurs ont fait correspondre leurs observations sismiques à leurs modèles d’écoulement, ils ont découvert que le noyau interne – situé au centre de l’ensemble du noyau et formé beaucoup plus tôt – avait probablement entre 500 millions et 1,5 milliard d’années.
L’extrémité la plus jeune de la tranche d’âge correspondait mieux, bien que l’extrémité la plus âgée corresponde aux estimations faites en mesurant les changements dans la force du champ magnétique terrestre, selon l’étude. Quel que soit le nombre correct, il est clair que le noyau interne est relativement jeune, environ un neuvième à un tiers de l’âge de la Terre elle-même.
Le nouveau travail propose un nouveau modèle du noyau interne de la Terre. Cependant, certaines hypothèses physiques faites par les auteurs doivent être vraies pour que cela soit vrai. Par exemple, le modèle ne fonctionne que si le noyau est constitué d’une phase cristalline spécifique de fer, et il existe certaines incertitudes à ce sujet.
Alors, notre noyau interne inégal rend-il la Terre inhabituelle ? Il s’avère que de nombreux corps planétaires ont deux moitiés qui diffèrent l’une de l’autre d’une manière ou d’une autre. Sur Mars, la moitié nord a une surface inférieure, tandis que la moitié sud a plus de montagnes. La croûte du côté proche de la lune est chimiquement différente de la croûte du côté éloigné. Sur Mercure et Jupiter, ce n’est pas la surface qui est inégale, mais le champ magnétique, qui ne forme pas une image miroir entre le nord et le sud.
Ainsi, bien que les raisons de toutes ces asymétries varient, la Terre a assez bien réussi à n’être qu’une planète légèrement asymétrique dans un système solaire composé de corps inclinés.
