Des indices confortent l’existence d’une couche supplémentaire dans le noyau interne terrestre

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| Shad.off/Depositphotos

Les modèles géologiques actuels avancent qu’un phénomène appelé anisotropie cylindrique du noyau interne entraîne une variation dans la vitesse de déplacement des ondes sismiques près de l’axe de rotation de la Terre et de l’équateur. Depuis quelques années, les géophysiciens soupçonnent que cette anisotropie serait la conséquence de l’existence d’une couche encore plus interne située dans le noyau terrestre. Et récemment, grâce à de nouvelles données sismiques, des chercheurs ont identifié des indices confortant cette hypothèse.

Des chercheurs ont découvert des indices concernant l’existence d’une zone située au plus profond de notre planète : le noyau interne de la Terre semble avoir un autre noyau encore plus interne. « Traditionnellement, on nous a enseigné que la Terre a quatre couches principales : la croûte, le manteau, le noyau externe et le noyau interne », explique Joanne Stephenson, géophysicienne à l’Université nationale australienne.

Notre connaissance de ce qui se trouve sous la croûte terrestre a été déduite principalement de ce que les volcans et les ondes sismiques nous ont appris. À partir de ces observations indirectes, les scientifiques ont calculé que le noyau interne extrêmement chaud, avec des températures dépassant 5000 degrés Celsius, ne représente qu’un pour cent du volume total de la Terre.

Des indices de l’existence d’une couche plus profonde dans le noyau interne

Mais Stephenson et ses collègues ont trouvé des indices de l’existence d’une structure plus complexe concernant le noyau. L’équipe a utilisé un algorithme de recherche pour parcourir et faire correspondre des milliers de modèles du noyau interne avec des données observées sur plusieurs décennies sur le temps que prennent les ondes sismiques pour traverser la Terre, recueillies par le Centre sismologique international.

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Les chercheurs ont examiné certains modèles de l’anisotropie du noyau interne — comment les différences dans la composition de son matériau modifient les propriétés des ondes sismiques — et ont constaté que certains étaient plus probables que d’autres. Alors que certains modèles prédisent que le matériau du noyau interne canalise les ondes sismiques plus rapidement parallèlement à l’équateur, d’autres soutiennent que le mélange de matériaux permet des ondes plus rapides et plus parallèles à l’axe de rotation de la Terre.

trajectoire ondes sismiques noyau terrestre
Trajectoires des ondes sismiques PKPdf, PKPbc et PKPab à travers la Terre pour une distance épicentrale de 152°. ξ désigne l’angle entre la tangente au rayon PKPdf et l’axe de rotation de la Terre. La limite interne du noyau est désignée par ICB. IC : noyau interne; ICB : frontière d’IC. © J. Stephenson et al. 2021

Même dans ce cas, il y a des arguments sur le degré exact de différence à certains angles. Cette étude n’a pas montré beaucoup de variation avec la profondeur dans le noyau interne, mais a trouvé qu’il y avait un changement dans la direction lente à un angle de 54 degrés, avec la direction la plus rapide des ondes parallèles à l’axe.

Vers une meilleure compréhension de la structure interne terrestre

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« Nous avons trouvé des preuves qui pourraient indiquer un changement dans la structure du fer, ce qui suggère peut-être deux événements de refroidissement distincts dans l’histoire de la Terre. Les détails de ce grand événement sont encore un peu mystérieux, mais nous avons ajouté une autre pièce du puzzle en ce qui concerne notre connaissance du noyau interne de la Terre », explique Stephenson.

Ces nouvelles découvertes peuvent expliquer pourquoi certaines preuves expérimentales ont été incompatibles avec nos modèles actuels de la structure de la Terre. La présence d’une couche la plus interne est suspectée depuis un certain temps maintenant, avec des indices que les cristaux de fer qui composent le noyau interne ont des alignements structurels différents.

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« Nous sommes limités par la distribution des tremblements de terre et des récepteurs mondiaux, en particulier aux antipodes polaires », écrit l’équipe, expliquant que les données manquantes diminuent la certitude de leurs conclusions. Mais leurs conclusions s’alignent sur d’autres études récentes sur l’anisotropie du noyau interne le plus interne. Une nouvelle méthode en cours de développement pourrait bientôt combler certaines de ces lacunes dans les données et permettre aux scientifiques de corroborer ou de contredire leurs découvertes.

Sources : JGR Solid Earth

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