Des chercheurs de l'ETH Zurich ont montré dans une étude récemment présentée comme un minéral commun situé à la frontière entre le noyau et le manteau terrestre dissipe beaucoup de chaleur. Cela les amène à penser que la chaleur à l'intérieur de la Terre se dissipe plus rapidement qu'on ne le pensait auparavant.
Le refroidissement de notre planète est pratiquement l'histoire de son évolution : il y a 4.5 milliards d'années, les températures sur la jeune Terre étaient extrêmement élevées. La surface de notre planète était littéralement une mer profonde de magma : elle s'est ensuite refroidie, pendant des millions d'années, pour créer sa propre croûte (fragile). Néanmoins, l'énorme énergie thermique générée depuis l'intérieur de la Terre déclenche encore plusieurs processus dynamiques, tels que la convection du manteau, la tectonique des plaques et le volcanisme.
Cependant, il reste encore de nombreuses questions à résoudre. À quelle vitesse la Terre s'est-elle refroidie ? Combien de temps faudra-t-il pour que ce refroidissement continu de l'intérieur de la Terre arrête ces processus thermiques ?
La réponse est en toi, planète bleue
Une réponse possible à ces questions se trouve dans la conductivité thermique des minéraux, à la frontière entre le core et le manteau de la Terre.
La couche limite est importante car c'est là que les roches du manteau terrestre sont en contact direct avec la fusion chaude fer-nickel du noyau externe de la planète. C'est une zone formée principalement par un minéral appelé brigmanite. Parce que le gradient de température entre les deux couches est très important, il peut y avoir beaucoup de chaleur qui circule ici - mais les chercheurs n'ont jamais eu de facilité à collecter des données dans cette zone.
L'intérieur de la Terre "recréé" en laboratoire
Maintenant, professeur Motohiko Murakami L'ETH et ses collègues ont développé un système sophistiqué qui leur permet de mesurer la conductivité thermique de la bridgmanite en laboratoire, dans les conditions de pression et de température qui prévalent sur la Terre.
"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", explique Murakami.
Cela suggère que le flux de chaleur du noyau vers le manteau est également plus important qu'on ne le pensait auparavant. Et cela à son tour permet à la chaleur de circuler plus librement, ce qui entraîne un refroidissement plus rapide. Cela peut conduire à une décélération de la tectonique des plaques plus rapide que les chercheurs ne l'avaient prédit.
Crédit : de Murakami M, et al, 2021
Les conséquences de cette étude
Murakami et ses collègues ont également montré que le refroidissement rapide du manteau pouvait devenir encore plus rapide, car la bridgmantite à certaines températures devient de la post-perovskite, un minéral qui conduit la chaleur encore plus efficacement.
Nos résultats pourraient nous donner une nouvelle perspective sur l'évolution de la dynamique terrestre. Ils suggèrent que la Terre, comme les autres planètes rocheuses Mercure et Mars, se refroidit et s'endort beaucoup plus rapidement que prévu.
Motohiko Murakami, ETH Zurich
