Géophysique : une étude affirme que l'intérieur de la Terre se refroidit plus vite que prévu

Si l'on vous a déjà dit "j'ai l'impression que les choses se refroidissent", vous savez que quelque chose ne va pas.

Il en va de même pour l'intérieur de la planète Terre, dont le noyau est resté extrêmement chaud pendant plus de 4,5 milliards d'années, mais qui se refroidit lentement et inévitablement.

Le noyau de la Terre est essentiel à la vie, donc s'il s'arrête un jour, la planète elle-même deviendra un rocher géant, froid et inerte.

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Or, dans une recherche récente, une équipe de scientifiques a calculé que ce refroidissement se produit plus rapidement qu'on ne le pensait auparavant.

Ce refroidissement se produit sur des échelles de milliards d'années, donc quelle que soit la vitesse, aucun d'entre nous ne sera vivant pour voir à quoi ressemblerait cette mort froide de la planète.

Les experts s'accordent toutefois à dire que l'étude de ces processus naturels est essentielle pour mieux comprendre l'évolution de la Terre et les phénomènes qui affectent la vie sur la planète.

En quoi consiste ce refroidissement et comment ont-ils découvert qu'il est plus rapide qu'on ne le pensait auparavant ?

L'intérieur de la Terre

Le noyau de la Terre est une région située à près de 3 000 km de profondeur dans la croûte terrestre, avec un rayon de 3 500 km.

La température du noyau peut fluctuer entre 4 400 °C et 6 000 °C, une température similaire à celle du Soleil.

Le noyau interne est une sphère solide, composée principalement de fer.

Le noyau externe est constitué d'un liquide malléable composé de fer et de nickel.

C'est dans le noyau externe que se forme le champ magnétique de la Terre, qui protège la planète des vents solaires dangereux.

La quantité colossale d'énergie thermique émanant de l'intérieur de la planète déclenche des phénomènes tels que la tectonique des plaques et l'activité volcanique.

En outre, un processus se produit aux limites du noyau, qui a été la clé de la nouvelle étude : la convection du manteau, qui fait référence au transfert de chaleur du noyau vers le manteau.

La bordure du noyau

Les scientifiques ne savent pas précisément combien de temps il faudra pour que la Terre se refroidisse au point que les phénomènes naturels qui animent le noyau cessent de se produire, ou que le champ magnétique disparaisse, par exemple.

Une équipe de l'École polytechnique fédérale de Zurich (ETH) et de la Carnegie Institution for Science des États-Unis pense que la clé de la résolution de ce mystère réside dans les minéraux qui transportent la chaleur du noyau vers le manteau.

Cette région limite est principalement constituée d'un minéral appelé bridgmanite, dont la structure cristalline ne peut exister que sous haute pression, à environ 700 km de profondeur.

Il n'existe aucune technologie permettant de creuser et d'étudier les minéraux à cette profondeur. Motohiko Murakami, professeur à l'ETH, a donc conçu une expérience pour simuler ces conditions en laboratoire.

Pression et température

Murakami et ses collègues ont conçu une méthode pour mesurer la quantité de chaleur que la bridgmanite peut conduire.

Ils ont fabriqué un diamant à partir de la bridgmanite et de ses éléments constitutifs.

Ils ont ensuite inséré le cristal dans un dispositif qui simule la pression et la température régnant à l'intérieur de la Terre.

À l'intérieur du dispositif, ils ont tiré des impulsions de faisceaux laser qui ont irradié et chauffé le minéral, dans un processus connu sous le nom de "mesure d'absorption optique".

De cette façon, ils ont pu voir comment le minerai réagissait à différentes pressions et températures.

"Ce système de mesure nous a permis de montrer que la conductivité thermique de la bridgmanite est environ 1,5 fois plus élevée que ce que l'on supposait auparavant", explique Murakami dans un communiqué.

Selon le chercheur, cela indique que le flux de chaleur du noyau vers le manteau est également plus important que ce que l'on pensait auparavant.

Le résultat de l'expérience suggère que plus le transfert de chaleur du noyau vers le manteau est rapide, plus la perte de chaleur dans le noyau est rapide, ce qui accélère le refroidissement de la Terre.

En outre, les auteurs pensent que ce refroidissement modifierait la composition des minéraux du manteau.

Lorsque la bridgmanite refroidit, elle se transforme en un autre minéral appelé post-perovskite.

La post-perovskite conduit la chaleur beaucoup plus efficacement que la bridgmanite, de sorte que lorsque la bridgmanite à la limite noyau-manteau se transforme en post-perovskite, le refroidissement de la Terre serait encore plus rapide, selon les chercheurs.

Destiné à mourir ?

Ce refroidissement plus rapide pourrait avoir plusieurs conséquences, selon les auteurs de l'étude.

D'une part, elle peut entraîner un ralentissement plus rapide que prévu des plaques tectoniques, qui sont maintenues en mouvement par le flux du manteau.

"Nos résultats pourraient nous donner une nouvelle perspective sur l'évolution de la dynamique de la Terre", explique Murakami.

Murakami prévient toutefois qu'à ce stade, ils ne peuvent pas estimer combien de temps il faudra pour que se produise le refroidissement qui mettrait fin à l'activité du manteau.

Pour ce faire, ils doivent mieux comprendre la dynamique du manteau et les réactions des éléments qui le composent.

"Cette étude offre un nouvel éclairage sur le principal processus géologique qui affecte les planètes rocheuses (comme la Terre) : la vitesse à laquelle elles se refroidissent", explique à BBC Mundo Paul Byrne, professeur de sciences de la Terre et des planètes à l'université Washington de St Louis (États-Unis), qui n'a pas participé aux recherches.

"Mars, Mercure et la Lune se sont tellement refroidies au cours des 4,5 milliards d'années passées que, géologiquement parlant, elles sont essentiellement inertes."

C'est pourquoi, contrairement à la Terre, Mars, Mercure et la Lune n'ont pas de plaques tectoniques, explique l'expert.

"Est-ce le destin qui attend notre monde ?" demande Byrne.