L’intérieur de la Terre se refroidit plus vite que prévu

L’intérieur de la Terre se refroidit plus vite que prévu
L’intérieur de la Terre se refroidit plus vite que prévu

L’évolution de la planète Terre peut être décrite comme l’histoire du refroidissement au cours des 4,5 derniers milliards d’années. La surface de la Terre était recouverte d’un profond océan de magma.

Pendant des millions d’années, la surface de la planète s’est refroidie pour former une croûte cassante. Bien qu’une question reste sans réponse : à quelle vitesse la Terre s’est-elle refroidie et combien de temps cela pourrait-il prendre pour que ce refroidissement continu arrête les processus thermiques susmentionnés ?

La conductivité thermique des minéraux pourrait donner les réponses. Cette conductivité thermique des minéraux forme la frontière entre le noyau et le manteau de la Terre. Cette couche limite est pertinente car c’est ici que la roche visqueuse du manteau terrestre est en contact direct avec la fonte chaude fer-nickel du noyau externe de la planète.

En raison de la raideur du gradient de température entre les deux couches, beaucoup de chaleur doit circuler ici. Cette couche limite est constituée de la bridgmanite minérale.

Cependant, il est difficile d’estimer la quantité de chaleur que ce minéral conduit du noyau terrestre vers le manteau car la vérification expérimentale est très difficile.

Des scientifiques de l’ETH Zurich ont développé un système de mesure sophistiqué qui leur permet de mesurer la conductivité thermique de la bridgmanite en laboratoire dans les conditions de pression et de température qui prévalent à l’intérieur de la Terre. Un système de mesure d’absorption optique a été utilisé dans une unité de diamant chauffée avec un laser pulsé.

Le professeur ETH Motohiko Murakami a déclaré: « Ce système de mesure nous a permis de montrer que la conductivité thermique de la bridgmanite est environ 1,5 fois plus élevée que prévu. Cela suggère que le flux de chaleur du noyau vers le manteau est également plus élevé qu’on ne le pensait auparavant. Un plus grand flux de chaleur, à son tour, augmente la convection du manteau et accélère le refroidissement de la Terre. Cela peut entraîner une décélération plus rapide de la tectonique des plaques, qui est maintenue par les mouvements convectifs du manteau, que ce à quoi les chercheurs s’attendaient sur la base des valeurs de conduction thermique précédentes.

Les scientifiques ont également montré qu’un refroidissement rapide du manteau modifie les phases minérales stables à la frontière noyau-manteau. Après refroidissement, la bridgmanite se transforme en post-perovskite minérale.

Le processus de collage s’accélère lorsque cette post-perovskite apparaît à la limite noyau-manteau et commence à dominer. Cela se produit parce que le minéral conduit la chaleur encore plus efficacement que la bridgmanite.

Murakami a dit : « Nos résultats pourraient nous donner une nouvelle perspective sur l’évolution de la dynamique de la Terre. Ils suggèrent que la Terre, comme les autres planètes rocheuses Mercure et Mars, se refroidit et devient inactive beaucoup plus rapidement que prévu.

« Cependant, nous ne pouvons pas dire combien de temps il faudra, par exemple, pour que les courants de convection dans le manteau s’arrêtent. Nous n’en savons toujours pas assez sur ce genre d’événements pour déterminer leur calendrier.

Référence de la revue :

  1. Motohiko Murakami et al. Conductivité thermique radiative de la bridgmanite monocristalline à la limite noyau-manteau avec des implications pour l’évolution thermique de la Terre. DOI : 10.1016/j.epsl.2021.117329
 
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