Cette lame mince de roche montre un échantillon de la météorite de Tenham âgée d'environ 4,5 milliards d'années. Elle renferme un cristal jamais retrouvé à l'état naturel mais qui constitue pourtant un des composants majeurs du manteau inférieur de la Terre. Il vient d'être baptisé : bridgmanite. © Chi Ma

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Le minéral le plus abondant de la Terre s'appelle la bridgmanite

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Les cristaux de pérovskite silicatée sont un des composants majeurs des roches du manteau inférieur. Mais ce minéral, dont la présence a été déduite d'expériences en laboratoire et de l'étude des ondes sismiques, n'avait jamais été observé à l'état naturel. C'est chose faite et on vient de lui donner un nouveau nom pour honorer la mémoire de Percy Williams Bridgman, un des pionniers de la pétrologie des roches sous hautes pressions.

La pérovskite est un minéral décrit en 1839 par le minéralogiste allemand Gustav Rose à partir d'échantillons provenant de l'Oural. Il l'a dédiée au minéralogiste russe Lev Alexeïevitch Perovski (1792-1856). À l'origine, le terme désignait du titanate de calcium de formule CaTiO3. Mais ce nom est aussi maintenant associé à une structure cristalline commune à de nombreux oxydes de formule générale ABO3. Les expériences en laboratoire portant sur les propriétés des roches à hautes pressions ont fourni aux sismologues de quoi interpréter les caractéristiques des signaux sismiques enregistrés à l'occasion des grands tremblements de terre. Les vitesses et les types d'ondes sismiques pouvant traverser un milieu dépendent en effet de son état, liquide ou solide, et de sa composition minéralogique. Il a donc été possible d'en tirer un modèle décrivant la nature des matériaux à l'intérieur de notre planète.

La météorite Tenham nous renseigne sur le manteau de la Terre

La nature a mis à notre disposition certains échantillons des roches du manteau supérieur sous forme d'inclusions dans des laves, ce qui a permis de vérifier presque directement qu'il existe bien des péridotites dans cette partie du manteau. La sismologie et les expériences sur des matériaux à haute pression indiquent qu'il existe une zone de transition entre le manteau supérieur et le manteau inférieur à l'intérieur de la Terre.

On pensait que l'olivine de la péridotite contenue dans les roches du manteau supérieur y subissait un changement de phase en devenant de la ringwoodite, ainsi nommée en l'honneur d'Alfred Edward Ringwood (1930-1993), un des grands noms des géosciences. Tout récemment, un échantillon de ce minéral depuis longtemps supposé commun dans le manteau à des profondeurs comprises entre 400 et 600 kilomètres environ a été retrouvé dans un diamant craché à la surface de la Terre par des laves qui en se refroidissant donnent des roches appelées kimberlites.

Le prix Nobel de physique 1946, Percy Williams Bridgman (1882-1961), a ouvert la voie à l'étude de la matière à hautes pressions à l'intérieur des planètes. Il a eu comme étudiants Robert Oppenheimer, le grand géophysicien Francis Birch et le futur prix Nobel de physique John Hasbrouck van Vleck. Il est considérécomme l'un des théoriciens les plus influents de l'opérationnalisme en épistémologie. © Fondation Nobel

La ringwoodite n'était connue à l'état naturel que dans une météorite tombée près de Tenham Station (Australie) en 1879. Depuis quelques années, certains chercheurs espéraient y découvrir également un autre minéral mythique, la pérovskite silicatée, considéré comme un composant majeur du manteau inférieur entre 670 et 2.900 kilomètres, c'est-à-dire de la zone de transition du manteau jusqu'à son interface avec le noyau de la Terre. En effet, lors de l'impact de cette météorite avec notre planète, le choc a reproduit les conditions de pression et de température régnant dans le manteau inférieur et, étant donné la composition de ce corps, des cristaux de pérovskite silicatée auraient pu se former.

La bridgmanite identifiée grâce aux rayons X

Deux minéralogistes, Oliver Tschauner, de l'Université du Nevada, et Chi Ma, du célèbre California Institute of Technology, là où enseignait le légendaire Richard Feynman, se sont penchés sur ce problème depuis 2009. Ma avait réussi à repérer, en utilisant un microscope électronique, un minéral qui pouvait être de la pérovskite silicatée. Mais quand il a voulu vérifier son intuition en déterminant sa structure cristallographique par la méthode de diffraction des électrons, le minéral ne l'a pas supporté et a été détruit avant de livrer ses secrets. Tschauner a alors décidé d'utiliser une autre méthode mais qui a nécessité une analyse plus longue, la diffraction à rayons X.

Les deux hommes sont finalement parvenus au bout de leurs peines quelques années plus tard. En juin 2014, l'International Mineralogical Association (IMA) a même officialisé un nom pour la pérovskite silicatée retrouvée à l'état naturel pour la première fois : la bridgmanite. Cette dénomination honore l'un des grands pionniers de la physique des hautes pressions en géosciences, le prix Nobel de physique Percy Williams Bridgman.

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