Le noyau du centre de notre Terre représente environ 17 % de son volume et 33 % de sa masse. Sa première détection remonte en 1906 par Richard Dixon Oldham. © 3D motion, Adobe Stock
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Voyage au centre de la Terre : le noyau interne n'est pas fixe !

ActualitéClassé sous :Géologie , sismologie , noyau

[EN VIDÉO] Le noyau de la Terre reconstitué en laboratoire  En faisant tourner du sodium liquide autour d'une sphère de 23 tonnes, les géophysiciens de l'université du Maryland simulent les conditions qui règnent autour du noyau de notre Planète. But du jeu : comprendre pourquoi la Terre est la seule planète tellurique du Système solaire à posséder un champ magnétique important qui nous protège des colères du Soleil. Voici cette étonnante expérience en vidéo. 

Le centre de la Terre est composé d'un noyau externe liquide et d'un noyau interne solide. La nature exacte de ce dernier et les mouvements en son sein ont longtemps été sujets à discussion. Une nouvelle étude analysant les ondes générées par les essais des bombes nucléaires souterraines entre 1969 et 1974 montre que notre noyau interne a oscillé et donc qu'il n'est pas un objet fixe.

Le noyau terrestre se rencontre à partir de 2.900 km de profondeur. Représentant environ 17 % du volume de la Terre, il se positionne dans sa partie centrale et se distingue en deux parties : un noyau externe liquide et un noyau interne (ou graine) solide

Le noyau externe est essentiellement composé d'environ 80 à 85 % de fer très chaud en fusion. Il est brassé par un mouvement de convection d'origine thermique (dû au refroidissement de la Terre) et c'est grâce à lui qu'est généré le champ magnétique terrestre. Le noyau interne, lui, provient de la cristallisation progressive du noyau externe et s'apparente à une boule très chaude et dense de la taille de Pluton, composée aussi de fer mais solide. En revanche, sa nature exacte et les mouvements en son sein sont depuis des décennies sujets à discussion et rendent très actifs les domaines de la recherche en géophysique et en géochimie. 

Structure interne de la Terre montrant le noyau solide (la graine) et le noyau liquide. © J. Aubert, CNRS-IPGP

Les techniques pour observer et étudier le noyau 

L'un des problèmes pour étudier le noyau interne de la Terre est qu'il n'est pas visible, obligeant les chercheurs à ruser et à utiliser des méthodes indirectes afin de pouvoir obtenir des informations sur sa nature et sa dynamique. C'est dans cet esprit que les chercheurs Wei Wang et John Vidale -- scientifiques de l'USC Dornsife -- ont utilisé les données du Large Aperture Seismic Array (Lasa), une installation de système de sismomètres reliés de l'US Air Force dans le Montana, qui permet d'enregistrer et d'augmenter la sensibilité de la détection des tremblements de terre et des explosions.

L'image ci-dessus indique les emplacements des essais nucléaires utilisés dans l'étude de Wang et Vidale (étoiles magenta) et du Lasa (triangle noir). © Wei Wang et John Vidale, 2022

Ce type de données est obtenu à l'aide de techniques spéciales pour le traitement de signal numérique comme la formation de faisceaux qui supprime les bruits et améliore ainsi le rapport signal sur bruit.

En utilisant une nouvelle technique de formation de faisceaux développée par Vidale, les deux chercheurs ont analysé les ondes générées par les essais des bombes nucléaires souterraines soviétiques à Milrow, en 1969, et à Cannikin, en 1971, sous l'île d'Amchitka. Ils ont appliqué la même méthode pour la période entre 1971 à 1974 dans l'archipel arctique de Novaya Zemlya.

Comment se comporte le noyau de la Terre ?

Dans leur dernière étude, publiée récemment dans Science Advances, Wang et Vidale ont découvert avec ces données sismiques que le mouvement du noyau interne avait changé de direction au cours de la période de six ans de 1969 à 1974, et avait tourné en sous-rotation d'au moins un dixième de degré par an. Plus exactement, les observations indiquent que le noyau interne a tourné légèrement plus lentement de 1969 à 1971, puis a commencé à se déplacer dans l'autre sens de 1971 à 1974.

Plage de temps élargie entre 1968 et 1977 avec illustration de la sous-rotation et de la super-rotation (inner core = noyau interne). © Wei Wang et John Vidale, 2022

Cette observation est plutôt inattendue et a surpris en premier les chercheurs Wang et Vidale. Avoir un noyau interne qui oscille était un modèle qui avait été pensé et qui existait, mais la communauté scientifique se divisait beaucoup sur la viabilité de cette théorie. Pour aller plus loin, certains scientifiques affirment que ce modèle explique également la nette oscillation observée sur six ans de la longueur du jour (plus ou moins 0,2 seconde sur six ans), et observée régulièrement au cours des dernières décennies.

Il s'avère donc que le noyau interne n'est pas du tout fixe comme on l'a longtemps pensé, mais qu'il bouge et oscille sous nos pieds. Cependant, l'ère des essais atomiques souterrains est révolue signifiant que les scientifiques doivent utiliser des données sismiques issues de l'activité de la Terre qui sont relativement moins précises, malgré les progrès récents de l'instrumentation.

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