Le noyau interne de la Terre, cette inconnue : maintenant, cependant, une nouvelle vérité sur sa composition émerge

Une nouvelle étude met en lumière la partie la plus cachée de notre planète : des scientifiques découvrent que le carbone peut expliquer la solidification du noyau

Au centre de la Terre, à plus de 5 000 kilomètres de profondeur, se trouve une sphère solide composée en grande partie de fer. C'est le noyau interne, fondamental pour la vie sur la planète : il alimente le champ magnétique qui nous protège du rayonnement solaire et la chaleur qui s'en élève déplace les plaques tectoniques, façonnant les continents et les océans.

Pourtant, quelle est la chaleur ni quand il a commencé à refroidir et à se solidifier. Tout ce que nous pouvons faire, c'est observer indirectement, avec des données qui nous proviennent de tremblements de terre et d'expériences en laboratoire.

Aujourd'hui, une nouvelle étude dirigée par Alfred Wilson-Spencer, chercheur en physique minérale à l'Université de Leeds, a ouvert une nouvelle voie pour comprendre ce qui se cache réellement là-bas. Et le protagoniste inattendu est le carbone.

Le noyau terrestre est composé de deux parties : une partie interne solide et une partie externe liquide. La frontière entre les deux est le point auquel la matière passe du liquide au solide. Par conséquent, si nous pouvons comprendre à quelle température le noyau fond, nous pouvons également comprendre à quoi il ressemble.

Pour ce faire, les scientifiques s’appuient sur deux outils principaux : les météorites et la sismologie.

Les météorites nous renseignent sur la composition des premières planètes et suggèrent que le noyau devrait contenir du fer, du nickel et peut-être de petites quantités de silicium ou de soufre. Mais leurs informations sont trop générales.

La sismologie, quant à elle, nous indique la vitesse à laquelle les ondes sismiques se déplacent à l’intérieur de la Terre, et ces vitesses changent en fonction du matériau qu’elles traversent. Grâce à ces données, nous savons que le noyau interne est moins dense que le fer pur, et que le noyau liquide est plus dense que le solide, ce qui est plutôt étrange.

Ces observations nous disent qu'il doit y avoir plus d'un élément chimique dans le noyau, mais il faut nous dire lesquels exactement.

La découverte

Pour surmonter ces limites, l’équipe de Leeds a abordé le problème sous un nouveau point de vue : la super-réfrigération. C'est un phénomène qui se produit lorsqu'un liquide refroidit en dessous de sa température de congélation sans devenir immédiatement solide. C'est le même principe selon lequel l'eau en bouteille peut rester liquide même à -5°C, mais peut soudainement geler dès qu'on la secoue.

En appliquant ce concept aux métaux en fusion du noyau terrestre, les chercheurs ont découvert que le fer pur doit refroidir à au moins 1 000 °C en dessous de son point de fusion pour commencer à se solidifier. Mais cela est impossible : si tel était effectivement le cas, le noyau interne serait bien plus grand que ne le montrent les données sismiques, voire complètement solide.

L’ajout de silicium ou de soufre aggrave le résultat : encore plus de super-réfrigération est nécessaire.

La percée vient du carbone : avec seulement 2,4 % de carbone dans la masse du noyau, environ 420°C de super-réfrigération suffisent pour commencer la solidification. Et à 3,8 %, seulement 266 °C sont nécessaires. Des valeurs élevées, certes, mais crédibles.

Le noyau n'est pas que du fer

Cette découverte démontre pour la première fois que la présence de carbone rend physiquement possible la formation du noyau interne. Et cela représente une étape décisive vers la compréhension de ce qu’est réellement l’intérieur de la Terre.

Mais il y a un autre aspect à considérer : les données sismiques nous disent que le fer et le carbone ne suffisent pas. Le noyau doit contenir au moins un autre élément pour expliquer sa densité. Les chercheurs émettent l’hypothèse qu’il s’agit d’oxygène et peut-être même de silicium.

Nous sommes encore loin d'une réponse définitive, mais cette nouvelle perspective resserre le cercle sur les combinaisons chimiques possibles et rapproche la science de la vérité sur ce qui se trouve au plus profond de la Terre.

Source : La conversation