L’anomalie gravitationnelle de Porto Rico : que se passe-t-il sous la fosse la plus profonde de l’Atlantique ?

Si vous laissez tomber un objet ici, il tombe plus vite qu’il ne le devrait.

Plongée dans la fosse de Porto Rico. Crédit photo : Richard Varcoe au nom de Caladan Oceanic LLC via Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

À la limite de la mer des Caraïbes et de l’océan Atlantique se trouve la fosse de Porto Rico, la plus profonde de l’océan Atlantique. À des kilomètres au-dessus de cette fosse, la surface de l’océan est légèrement inclinée, sous l’effet d’une anomalie de la gravité terrestre.

Si vous laissez tomber un objet à cet endroit, il tombera un peu plus vite qu’ailleurs sur la planète ou dans la zone environnante. Pendant ce temps, les équipements de navigation peuvent être perturbés par l’anomalie, ce qui entraîne de fausses indications pour les marins de la région.

Quelle est donc la cause de l’anomalie gravitationnelle et existe-t-il d’autres anomalies de ce type ?

Comment les anomalies de gravité ont-elles été découvertes pour la première fois ?

En 1671, l’astronome Jean Richter s’est rendu de Paris, en France, à Cayenne, en Guyane française, en Amérique du Sud. Il emporte avec lui une horloge à pendule. Alors que l’horloge avait été précise à Paris, il remarqua qu’à Cayenne, elle fonctionnait lentement, perdant deux minutes et demie par jour. Pas de problème, le pendule est raccourci pour que l’horloge soit précise. Cependant, lorsqu’il est retourné à Paris, il a constaté que l’horloge tournait trop vite, de deux minutes et demie chaque jour.

Même si vous avez la même sensation lorsque vous sautez de haut en bas au Brésil ou au Canada, la vitesse à laquelle vous tombez n’est pas uniforme. Après avoir entendu parler de l’horloge de Richter, le mathématicien Christiaan Huygens a compris qu’il s’agissait d’une preuve expérimentale de la rotation de la Terre. Plus tard, Newton a montré, à l’aide de données provenant d’une horloge à pendule similaire et du renflement équatorial de Jupiter, que la Terre se renfle à l’équateur en raison de la force centrifuge de sa rotation, et il a estimé de combien.

Près de l’équateur, la gravité agit moins que près des pôles, car on est plus éloigné du gros de la masse terrestre.

Cependant, la gravité dans la fosse de Porto Rico diffère de celle de la zone qui l’entoure. Cette fosse, ainsi que plusieurs autres du même type autour de la planète, constituent ce que l’on appelle aujourd’hui des anomalies gravitationnelles.

Qu’est-ce qu’une anomalie gravitationnelle ?

On parle d’anomalie de gravité lorsqu’un objet observé en chute libre accélère à une vitesse différente de celle prévue par les modèles de gravité pour cet endroit.

Dans la fosse de Porto Rico, on a constaté que la gravité était de -380 milliGal, ce qui en fait la plus grande anomalie gravitationnelle négative sur Terre. C’est à un autre endroit, dans l’océan Indien, que la gravité est la plus faible, contrairement à ce que l’on attendait.

Quelle est la cause de l’anomalie gravitationnelle de la fosse de Porto Rico ?

En 1977, le géophysicien Peter Molnar a tenté de découvrir la cause de cette force descendante inattendue. Tout comme une gravité légèrement plus élevée aux pôles est due au fait qu’ils sont plus proches de la masse terrestre, il connaissait une source probable : quelque chose d’énorme et de dense devait se trouver sous la surface.

Dans un article publié dans Geophysical Journal International, il explique que les précédents modèles de gravité supposaient que l’épaisseur de la croûte terrestre (la lithosphère) était relativement uniforme. En observant la zone, il s’est rendu compte que ce n’était pas le cas et que l’anomalie était probablement due à un large “lambeau” de lithosphère atlantique.

“Les anomalies gravimétriques résiduelles sont donc compatibles avec l’existence d’une masse dense sous-crustale, qui pourrait être la plaque de lithosphère suspendue”, écrit Molnar dans l’étude.

“La valeur de cette masse excédentaire dépend d’hypothèses plus arbitraires concernant la masse crustale dans la fosse de Porto Rico et son mur vers la terre, mais si les autres hypothèses ci-dessus sont réalistes, la masse dense est nécessaire et suffisante pour courber la surface vers le bas au niveau de la fosse.”

Bien qu’il n’ait pas été le premier à proposer la plaque de croûte comme explication, Molnar a pu fournir des estimations de la masse et de la taille de l’objet à l’origine de l’anomalie gravitationnelle susmentionnée.

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Source : IFLScience – Traduit par Anguille sous roche