Une nouvelle étude révèle des détails sur la composition et la structure du noyau interne de la Terre

Les images sismologiques nous ont permis de découvrir des détails sur le noyau interne solide de la Terre, ce qui reste encore aujourd'hui un mystère. Le rapport indique que le centre de la planète pourrait être en état de convection thermique.

Même si l'être humain a réussi à connaître les limites de l'univers grâce à nos télescopes, ou encore à envoyer un vaisseau qui navigue désormais dans l'espace interstellaire, le noyau de la planète recèle encore de nombreux secrets.
Même si l'être humain a réussi à connaître les limites de l'univers grâce à nos télescopes, ou encore à envoyer un vaisseau qui navigue désormais dans l'espace interstellaire, le noyau de la planète recèle encore de nombreux secrets.

L'un des vaisseaux envoyés dans l'espace, Voyager 1, a réussi à atteindre l'espace interstellaire, au-delà de Pluton. Les télescopes les plus puissants ont réussi à atteindre des distances temporelles proches du Big Bang. Sans parler de la technologie qui a catapulté les communications et le développement. Malgré cela, il reste encore beaucoup à savoir et à comprendre sur le centre de la Terre.

"Bien que le noyau interne de la Terre soit généralement considéré comme une sphère solide de fer, les observations sismiques les plus récentes suggèrent un lent flux de matière, ce qui a suscité un intérêt et des discussions considérables" - Maurizio Mattesini, professeur de physique au Pays de la Complutense Université de Madrid.

Malgré les progrès considérables de la sismologie, de la physique minérale, de la géodynamique, du paléomagnétisme et de la géophysique mathématique, la structure et l'évolution du noyau interne de la Terre restent énigmatiques. L’un des problèmes les plus importants est son histoire thermique et son état thermique actuel. Plusieurs hypothèses ont été proposées pour un noyau interne en convection thermique : un mode translationnel simple à haute viscosité, ou une convection classique de type panache à faible viscosité. Une enquête récente publiée par Nature tente de faire avancer ces questions.

Là, une imagerie sismique de pointe a été utilisée pour sonder la couche la plus externe du noyau interne pour déterminer sa vitesse de compression isotrope et la comparer aux cartes d'atténuation récemment développées. Le motif qui émerge dans les tomogrammes résultants est interprété avec des données récentes sur la viscosité du fer comme la manifestation à la surface du noyau interne d'un écoulement thermique. Une corrélation positive a été découverte entre la vitesse de compression, l'atténuation et la température.

Un déplacement vers l'inconnu

Bien que la convection du noyau externe contrôle le flux de chaleur à travers la limite du noyau interne, la convection du noyau interne entraînée en interne est un modèle plausible qui explique un certain nombre d'observations pour le noyau interne, y compris une anisotropie distinctive dans le noyau externe interne. L'anisotropie est la propriété générale de la matière selon laquelle des qualités telles que l'élasticité, la température, la conductivité et la vitesse de propagation de la lumière varient en fonction de la direction dans laquelle elles sont examinées.

Images obtenues du noyau interne de la Terre par analyse des ondes sismiques. Image : Hrvoje Tkalčić - Rapports scientifiques
Images obtenues du noyau interne de la Terre par analyse des ondes sismiques. Image : Hrvoje Tkalčić - Rapports scientifiques

Motivés par les controverses existantes concernant le comportement du noyau interne (IC), les progrès récents de la tomographie sismique ont été mis à profit pour sonder la couche la plus externe de 100 kilomètres du IC à la recherche de sa vitesse d'onde de compression. Le système utilise un traitement d'incertitude rigoureux appliqué aux données obtenues avec relativement peu d'échantillonnage volumétrique, en particulier dans l'hémisphère sud.

L'étude a été dirigée par Hrvoje Tkalčić de l'Université nationale australienne, avec la collaboration de l'Université Complutense de Madrid. En conclusion, on croyait jusqu’à présent que le noyau interne de la Terre était une sphère solide de fer. Cependant, comme le rapporte Sinc, les scientifiques ont suggéré l'existence d'une région centrale plus statique, où la convection a presque cessé, et d'une autre région externe où la matière s'écoule.

Plusieurs théories et beaucoup de doutes

En analysant toutes les informations disponibles, il a été conclu que le noyau interne solide de la Terre pourrait être dans un état de convection thermique, un processus par lequel la chaleur produite dans les fluides est transférée en raison des différences de température. Ces informations ont été obtenues par des images sismologiques, des résultats expérimentaux à haute pression et température et des simulations numériques.

Tomogrammes de vitesse de compression et d'incertitude dans le noyau le plus externe. Image : Rapports scientifiques.
Tomogrammes de vitesse de compression et d'incertitude dans le noyau le plus externe. Image : Rapports scientifiques.

Maurizio Mattesini, professeur de physique de la Terre à l'Université Complutense de Madrid, explique à Sinc que « bien que le noyau interne soit généralement considéré comme une sphère de fer solide, les observations sismiques les plus récentes suggèrent un lent flux de matière, qui a généré des quantités considérables de matière. Ces résultats nous ont permis d'obtenir une image plus claire du noyau interne de la Terre.

Selon les chercheurs, elle serait constituée d'une partie centrale plus stagnante, où la convection s'est presque éteinte, et d'une partie plus externe dans laquelle les flux thermiques continuent à entraîner le mouvement du matériau, avec une vitesse qui peut varier. Ce nouveau petit noyau au sein du noyau interne, dont on sait encore très peu de choses, serait la dernière pièce qui viendrait compléter les parties du secteur le plus profond de notre planète.

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