Des produits chimiques laissés par la Terre primitive pourraient se trouver près de son noyau

Des couches des premiers produits chimiques formés sur Terre pourraient s’agglutiner dans les parties les plus basses du manteau terrestre.

Les premiers produits chimiques formés sur Terre pourraient avoir migré vers les couches les plus basses du manteau, créant ainsi une zone à très faible vitesse autour du noyau de la Terre.

Évidemment, aucun d’entre nous ne va descendre dans cette zone et en subir les effets, mais les ondes sismiques le font, selon des chercheurs de l’université de l’Utah. Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Geoscience, les chercheurs décrivent une région étonnamment stratifiée autour du noyau terrestre qui ralentit les ondes sismiques.

“De toutes les caractéristiques que nous connaissons dans le manteau profond, les zones à très faible vitesse représentent ce qui est probablement le plus extrême”, a déclaré Michael S. Thorne, professeur associé au département de géologie et de géophysique de l’université de l’Utah, dans un communiqué. “En effet, il s’agit de certaines des caractéristiques les plus extrêmes trouvées n’importe où sur la planète.”

Entre la fine croûte extérieure et le noyau de fer-nickel se trouve le manteau terrestre, incroyablement chaud mais solide. Ce manteau peut se déplacer au fil du temps et constitue la force motrice de la tectonique des plaques de la planète. Il est également impossible de le voir, alors comment savoir ce qu’il contient ?

Pour cela, les chercheurs utilisent les ondes sismiques générées par les tremblements de terre et mesurent le moment et l’endroit où ces ondes sont détectées dans différentes stations de surveillance dans le monde.

Étant donné que les ondes physiques d’un tremblement de terre voyagent à des vitesses différentes à travers différents matériaux et qu’elles peuvent également être déformées par certains matériaux, le moment et la manière dont nous détectons ces ondes nous renseignent sur le matériau qu’elles traversent à l’intérieur de la planète.

En utilisant ces ondes, les chercheurs ont découvert que le long de la partie la plus basse du manteau, il existe une région où ces ondes sismiques ralentissent jusqu’à 50 %, et où la densité est trois fois plus élevée que celle du manteau environnant.

À l’origine, les chercheurs pensaient que le manteau pouvait être partiellement fondu dans cette région – il se trouve juste à côté du noyau externe liquide, après tout – et que c’est peut-être là que se trouve le magma qui produit les “points chauds” tectoniques responsables de la création des îles Hawaï et de l’Islande, mais cela ne semble pas être le cas.

“Mais la plupart de ce que nous appelons les zones à très faible vitesse ne semblent pas être situées sous les volcans à point chaud”, a déclaré Thorne, “donc cela ne peut pas être toute l’histoire”.

L’autre hypothèse, selon laquelle les zones à vitesse ultra-faible ont une composition différente du reste du manteau, est plus logique au vu des données.

“Les propriétés physiques des zones à très faible vitesse sont liées à leur origine”, a déclaré Surya Pachhai, chercheur postdoctoral, “qui fournit à son tour des informations importantes sur l’état thermique et chimique, l’évolution et la dynamique du manteau terrestre le plus bas – une partie essentielle de la convection du manteau qui entraîne la tectonique des plaques”.

Une grande partie de cette origine pourrait être la collision hypothétique entre la Terre et une proto-planète de la taille de Mars appelée Theia, il y a environ 4,5 milliards d’années. Cette collision, qui aurait creusé une partie du manteau terrestre et formé la Lune, aurait généré une chaleur incroyable et créé un vaste océan de magma à la surface de la Terre.

Cet océan de magma aurait contenu toutes sortes de minéraux en suspension, et les forces de convection en auraient entraîné beaucoup dans le manteau, où ils se seraient déposés au fond au fil du temps. Au cours des 4 milliards d’années de processus de convection, cette couche uniforme de matière aurait été poussée en plaques plus petites et stratifiées, produisant les régions à faible vitesse mises en évidence dans les données sismiques.

“La principale et plus surprenante découverte est que les zones à très faible vitesse ne sont pas homogènes mais contiennent de fortes hétérogénéités (variations structurelles et de composition)”, a déclaré Pachhai.

“Cette découverte change notre point de vue sur l’origine et la dynamique des zones à très faible vitesse. Nous avons découvert que ce type de zone à ultra-basses vitesses peut s’expliquer par des hétérogénéités chimiques créées au tout début de l’histoire de la Terre et qu’elles ne sont toujours pas bien mélangées après 4,5 milliards d’années de convection du manteau.”

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche