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Des minéraux « noirs » près du noyau de la Terre

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Les minéraux soumis à d'intenses pressions près du noyau de la Terre perdent une grande part de leur aptitude à conduire la lumière infrarouge. Celle-ci contribuant au flux de chaleur, le résultat questionne les notions admises depuis longtemps en géophysique, relatives au transfert de chaleur dans le manteau inférieur, la couche de roche fondue qui entoure le noyau solide de la Terre.

Des minéraux « noirs » près du noyau de la Terre

Les cristaux de magnesiowüstite, deuxième minéral le plus courant à l'intérieur du manteau inférieur, sont aptes à transmettre la lumière infrarouge, dans des conditions de pressions atmosphériques normales. Mais lorsqu'ils sont écrasés à plus d'un demi-million de fois la pression existant au niveau de la mer, ces cristaux font obstacle aux flux de chaleur.

L'expérience menée par les chercheurs du Laboratoire de Géophysique de la Carnegie Institution a consisté à presser des cristaux de magnesiowüstite en utilisant une cellule à enclumes de diamant, chambre bordée par deux diamants superdurs capables de générer d'immenses pressions. Ils ont dirigé une intense lumière à travers les cristaux et mesuré les longueurs d'onde de lumière qui s'y propageaient. C'est ainsi que les chercheurs ont découvert que les cristaux absorbaient une grande partie de la lumière infrarouge, suggérant que le magnesiowüstite est un mauvais conducteur de chaleur à de hautes pressions.

Le flux de chaleur dans l'intérieur profond de la Terre joue un rôle important dans la dynamique, la structure et l'évolution de la planète. Trois mécanismes principaux présideraient à la circulation de la chaleur dans les profondeurs de la Terre : la conduction, transfert de chaleur d'une zone à une autre, la convection, mouvement de matériau chaud, et le rayonnement, flux d'énergie via la lumière infrarouge. La quantité relative de flux de chaleur correspondant à ces trois mécanismes est actuellement objet de débats intenses.

Ne transmettant pas bien la chaleur aux hautes pressions, le magnesiowüstite pourrait actuellement constituer des pièces isolantes autour d'une grande partie du noyau de la Terre. Si tel est le cas, le rayonnement ne contribuerait pas au flux global de chaleur dans ces zones. La convection et la conduction y joueraient le plus grand rôle, en diffusant la chaleur à partir du noyau.

L'étude pourrait par ailleurs aider à étudier les panaches mantelliques, colonnes de magma s'élevant du manteau inférieur à travers la lithosphère, qui auraient produit des structures telles que les îles Hawaï et l'Islande. Les recherches ont été menées par Alexander Goncharov, Viktor Struzhkin et Steven Jacobsen, du Laboratoire de Géophysique de la Carnegie Institution. Elles sont publiées dans la revue Science du 26 mai 2006.

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