Des scientifiques découvrent de la «neige» de fer au cœur de la Terre

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Le noyau interne de la Terre est chaud, sous une pression immense et enneigé, selon de nouvelles recherches qui pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre les forces qui affectent la planète entière.

La neige est constituée de minuscules particules de fer – beaucoup plus lourdes que tout flocon de neige à la surface de la Terre – qui tombent du noyau externe fondu et s’empilent sur le noyau interne, créant des tas jusqu’à 200 miles d’épaisseur qui couvrent le noyau interne.

L’image peut ressembler à un paradis hivernal extraterrestre. Mais les scientifiques qui ont dirigé la recherche ont déclaré que cela ressemblait à la formation de roches à l’intérieur des volcans.

« Le noyau métallique de la Terre fonctionne comme une chambre magmatique que nous connaissons mieux dans la croûte », a déclaré Jung-Fu Lin, professeur à la Jackson School of Geosciences de l’Université du Texas à Austin et co-auteur de l’étude.

L’étude est disponible en ligne et sera publiée dans l’édition imprimée de la revue JGR Solid Earth le 23 décembre.

Youjun Zhang, professeur agrégé à l’Université du Sichuan en Chine, a dirigé l’étude. Les autres co-auteurs incluent Peter Nelson, étudiant diplômé de la Jackson School; et Nick Dygert, professeur adjoint à l’Université du Tennessee qui a effectué la recherche au cours d’une bourse postdoctorale à la Jackson School.

Le cœur de la Terre ne peut pas être échantillonné, alors les scientifiques l’étudient en enregistrant et en analysant les signaux des ondes sismiques (un type d’onde d’énergie) lors de leur passage à travers la Terre.

Cependant, les aberrations entre les données récentes des ondes sismiques et les valeurs attendues sur la base du modèle actuel du cœur de la Terre ont soulevé des questions. Les vagues se déplacent plus lentement que prévu lorsqu’elles ont traversé la base du noyau externe, et elles se déplacent plus rapidement que prévu lorsqu’elles se déplacent dans l’hémisphère oriental du noyau interne supérieur.

L’étude propose le noyau enneigé de fer comme explication de ces aberrations. Le scientifique S.I. Braginkskii a proposé au début des années 1960 qu’une couche de suspension existe entre le noyau interne et externe, mais les connaissances actuelles sur les conditions de chaleur et de pression dans l’environnement central ont infirmé cette théorie. Cependant, de nouvelles données provenant d’expériences sur des matériaux de type noyau menées par Zhang et tirées de la littérature scientifique plus récente ont révélé que la cristallisation était possible et qu’environ 15% du noyau externe le plus bas pouvait être constitué de cristaux à base de fer qui finissent par tomber dans le liquide. noyau externe et se déposent sur le dessus du noyau interne solide.

« C’est une sorte de chose bizarre à laquelle penser », a déclaré Dygert. « Vous avez des cristaux dans le noyau externe qui descendent sur le noyau interne sur une distance de plusieurs centaines de kilomètres. »

Les chercheurs indiquent que le manteau neigeux accumulé est la cause des aberrations sismiques. La composition en suspension ralentit les ondes sismiques. La variation de la taille des tas de neige – plus mince dans l’hémisphère oriental et plus épaisse dans l’ouest – explique le changement de vitesse.

« La limite du noyau interne n’est pas une surface simple et lisse, ce qui peut affecter la conduction thermique et les convections du noyau », a déclaré Zhang.

Le document compare l’enneigement des particules de fer avec un processus qui se produit à l’intérieur des chambres magmatiques plus près de la surface de la Terre, ce qui implique des minéraux cristallisant hors de la fonte et glommant ensemble. Dans les chambres magmatiques, le compactage des minéraux crée ce que l’on appelle le «cumul de roche». Dans le noyau terrestre, le compactage du fer contribue à la croissance du noyau interne et au rétrécissement du noyau externe.

Et étant donné l’influence du noyau sur les phénomènes qui affectent la planète entière, de la génération de son champ magnétique au rayonnement de la chaleur qui entraîne le mouvement des plaques tectoniques, une meilleure compréhension de sa composition et de son comportement pourrait aider à comprendre le fonctionnement de ces processus plus importants.

Bruce Buffet, professeur de géosciences à l’Université de Californie à Berkley, qui étudie les intérieurs des planètes et qui n’était pas impliqué dans l’étude, a déclaré que la recherche est confrontée à des questions de longue date sur l’intérieur de la Terre et pourrait même aider à en révéler davantage sur la façon dont le noyau de la Terre est venu à être.

« Relier les prédictions du modèle aux observations anormales nous permet de tirer des conclusions sur les compositions possibles du noyau liquide et peut-être de relier ces informations aux conditions qui prévalaient au moment de la formation de la planète », a-t-il déclaré. « La condition de départ est un facteur important pour que la Terre devienne la planète que nous connaissons. »

La recherche a été financée par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le Fonds de recherche fondamentale pour les universités centrales, la Jackson School of Geosciences, la National Science Foundation et la Sloan Foundation.

Source : https://www.sciencedaily.com/releases/2019/12/191219162350.htm

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