Une équipe de scientifiques de l'Université du Sichuan vient de résoudre une énigme vieille de plusieurs décennies. En recréant en laboratoire les conditions extrêmes du centre de la Terre, ils ont démontré que son noyau interne, bien que solide, possède une consistance molle, presque "beurrée".
Cette avancée explique pourquoi certaines ondes sismiques ralentissent en le traversant et ouvre de nouvelles perspectives sur la source du bouclier magnétique terrestre.
Comment prouver que le cœur de la Terre est malléable ?
Depuis des années, les sismologues observaient un comportement étrange des ondes de cisaillement, ces vibrations qui se tordent en traversant la matière. Leur vitesse chutait drastiquement en passant dans le noyau terrestre, bien plus que ce que la théorie d'un bloc de fer solide ne le permettait. Cette anomalie suggérait une rigidité étonnamment faible, un mystère qui restait sans explication expérimentale concrète.
Pour vérifier cette hypothèse, l'équipe du professeur Youjun Zhang a mené une expérience en laboratoire saisissante. À l'aide d'un canon à gaz à deux étages, ils ont projeté des projectiles à très haute vitesse sur des échantillons d'alliage fer-carbone. L'impact a généré une compression et une chaleur extrêmes, simulant les conditions du noyau. Les mesures ont alors confirmé ce que les données des ondes sismiques laissaient deviner : le matériau devenait beaucoup moins rigide sans pour autant fondre.
Qu'est-ce que cet état "superionique" ?
Le résultat est sans appel : sous une pression et une chaleur intenses, les atomes de carbone légers se sont mis à bouger librement, presque comme un liquide, à travers le réseau cristallin des atomes de fer, qui eux, restaient fixes. C'est ce qu'on appelle un état superionique, un état de la matière où une structure solide coexiste avec des éléments mobiles. Cet état était déjà connu dans certains matériaux de batterie, mais sa confirmation dans un alliage de fer sous ces conditions est une première.
Cette mobilité atomique confère au matériau une double nature. Il reste solide, capable de transmettre des ondes, mais il devient également déformable et mou, comme du beurre. Cette plasticité explique parfaitement la chute de vitesse des ondes de cisaillement observée par les sismologues. Le noyau interne n'est donc pas un bloc inerte, mais une structure dynamique à l'échelle atomique.
Quelles sont les conséquences pour notre planète ?
Cette découverte a des implications directes sur la compréhension du champ magnétique terrestre. Ce bouclier vital est généré par les mouvements de convection dans le noyau externe liquide, un processus connu sous le nom de dynamo terrestre. L'énergie de cette dynamo provient en partie du refroidissement et de la cristallisation du noyau interne solide. Selon les chercheurs, le mouvement fluide des éléments légers comme le carbone pourrait fournir une source d'énergie additionnelle à ce moteur planétaire.
Les modèles planétaires pourraient également être revus. Si le noyau interne est plus dynamique qu'on ne le pensait, cela influence la manière dont la chaleur est transportée et pourrait modifier notre compréhension de l'évolution magnétique de la Terre. De plus, cette physique pourrait s'appliquer à d'autres mondes rocheux dotés de noyaux riches en fer, changeant potentiellement la façon dont nous modélisons leur histoire et leur potentiel à maintenir un champ magnétique protecteur.
Foire Aux Questions (FAQ)
Le noyau de la Terre est-il liquide ?
Le noyau terrestre est composé de deux parties. Le noyau externe est liquide, et c'est le mouvement de ce métal en fusion qui génère le champ magnétique. Le noyau interne, au centre, est bien solide en raison de la pression immense, mais cette nouvelle étude montre qu'il est dans un état "superionique" mou et déformable.
Pourquoi cette découverte est-elle importante ?
Elle résout une énigme sismique de longue date et fournit une meilleure compréhension de la source d'énergie du champ magnétique qui protège la vie sur Terre des radiations solaires. Elle offre également un nouveau cadre pour étudier l'intérieur d'autres planètes.