Des chercheurs de Chine ont récemment découvert que tous les 8,5 ans, le noyau terrestre interne oscille autour de son axe de rotation — ce qui pourrait remettre en question le modèle géophysique standard. Durant cette oscillation, l’axe s’inclinerait jusqu’à 0,17 degré par rapport à celui du manteau, ce qui pourrait induire d’importants changements dans la dynamique interne de la planète, tels que des variations du champ magnétique.
La Terre comporte 4 couches : la croûte, le manteau, le noyau externe (liquide) et le noyau interne (solide), ces derniers étant situés à environ 2896 kilomètres de profondeur. S’étendant sur un rayon d’environ 1200 kilomètres, le noyau interne (principalement composé de fer et de nickel) joue un rôle essentiel dans les processus géophysiques de la planète, tels que le maintien du champ magnétique et de la rotation.
Selon le modèle conventionnel de géophysique, l’axe de rotation du noyau terrestre s’aligne avec celui de manteau. Cela impliquerait une distribution de densité uniforme au niveau des deux structures. Cependant, les chercheurs de la nouvelle étude ont détecté des signaux de déviation périodiques de l’axe de rotation du noyau interne, qui se produiraient tous les 8,5 ans.
Selon Hao Ding de l’Université de Wuhan (Chine), l’un des auteurs de l’étude, « les résultats de l’oscillation libre de la Terre (oscillations naturelles de la Terre dans son ensemble) indiquent que la répartition de densité en son intérieur est très hétérogène. L’hypothèse [traditionnelle] ne devrait donc pas être réaliste ».
Ces signaux d’oscillation du noyau interne ont d’ailleurs été mis au jour dans le cadre d’une précédente étude, lorsque les mêmes chercheurs ont collecté des mesures sur plusieurs décennies du mouvement polaire de l’axe de rotation de la Terre et des changements de sa vitesse de rotation. La nouvelle étude, parue dans la revue Nature Communications, visait à confirmer ces observations, pouvant potentiellement mener à un changement de paradigme dans notre compréhension de la dynamique géophysique terrestre.
Des changements dans la répartition de densité du noyau
Afin d’étayer leurs précédentes observations, les chercheurs chinois ont effectué des mesures des subtiles variations de la durée du jour dans plusieurs régions du monde. Ces variations sont en effet les principaux indicateurs des changements de l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre. Les mesures ont ensuite été comparées avec celles effectuées pour les mouvements polaires.
Les calculs suggèrent que l’oscillation périodique du noyau interne est provoquée par une inclinaison de 0,17 degré de son axe de rotation, par rapport à celui du manteau. « Cela implique un angle de rotation différentielle potentiel vers l’est du noyau interne inférieur à 1 degré et un désalignement des axes de symétrie de la couche limite entre le manteau inférieur et le noyau », explique Ding.
Ces résultats sont en contradiction avec la théorie géophysique conventionnelle, suggérant non seulement un alignement entre les axes de rotation du manteau et du noyau, mais également une forme parfaitement sphérique de ce dernier. En effet, cette inclinaison serait susceptible de modifier la forme et le mouvement du noyau liquide — ce qui pourrait potentiellement entraîner des changements du champ magnétique terrestre. En outre, cela pourrait également entrainer une différence de densité au niveau de la « couche » séparant le noyau externe du noyau interne de l’ordre de 0,52 g/cm3, selon les chercheurs. Le pôle nord-ouest du noyau interne serait aussi un peu plus dense que le reste de la structure.
Ces résultats suggèrent que l’oscillation du noyau interne induite par l’inclinaison de son axe pourrait avoir d’importantes implications dans l’ensemble de la dynamique interne de la Terre. Toutefois, ils ont été obtenus en excluant d’autres sources potentielles de variations qui pourraient influencer le mouvement polaire, incluant notamment les paramètres atmosphériques, océaniques et hydrologiques. Il est en effet difficile d’affirmer que ces paramètres n’ont joué aucun rôle dans l’oscillation périodique relevée par l’étude. Néanmoins, cette découverte contribue à améliorer significativement la compréhension de la dynamique interne de la planète.
Prochainement, Ding et ses collègues prévoient d’explorer plus avant l’influence de l’oscillation du noyau interne sur la répartition de sa densité. « La structure stratifiée et la densité du noyau terrestre ont toujours été un problème pour la recherche géoscientifique. Notre objectif est d’approfondir l’oscillation périodique et la rotation différentielle du noyau terrestre, en cherchant à clarifier les théories conceptuelles qui sont différentes et dont la coexistence peut être difficile », conclut Ding.