Un noyau riche en particules de vent solaire primitives : la clé de l’énigme de la convection de la Terre ?

Depuis des décennies, géophysiciens et géochimistes sont confrontés à des données contradictoires concernant l’état de convection du manteau de la Terre impliqué dans la dérive des continents. Des cosmochimistes viennent d’éclairer l’énigme sous un nouveau jour en montrant que le noyau de la Terre pouvait avoir piégé des particules de vent solaire au début de la formation de notre Planète.

La sismologie et la géochimie se sont constituées comme sciences avec un corpus déjà relativement important en quelques décennies au début du XXe siècle. Elles ont fait des progrès majeurs après la seconde guerre mondiale, accompagnant largement l’essor de la théorie de la tectonique des plaques au cours des années 1960 et 1970, largement épaulées par les progrès du paléomagnétisme. Il faut dire, en ce qui concerne la sismologie, qu’elle est une clé importante de la découverte de gisements de pétrole et qu’elle permet de détecter des explosions nucléaires souterraines et d’évaluer la puissance des essais. Cartographier le champ magnétique du fond des océans était aussi un bon moyen pour pouvoir détecter plus tard des perturbations dans les cartes magnétiques causées par un sous-marin nucléaire en perdition.

Les géologues ont heureusement pu bénéficier des progrès de ces sciences pour faire aussi de la recherche fondamentale et l’étude des ondes sismiques a confirmé que le manteau silicaté de la Terre, sous sa croûte, était bien animé de mouvements de convection pouvant contribuer à la dérive des continents. Le manteau est bien sûr largement solide à une échelle de temps courte de quelques jours. Mais, tout comme les glaciers peuvent s’écouler comme de l’eau sur une échelle de temps de quelques années, les roches du manteau se comportent bel et bien comme de l’eau chauffée dans une casserole à l’échelle des millions d’années.

Pour les sismologues, c’est tout le manteau de la Terre qui est dans un état convectif. Le noyau métallique de la Terre étant partiellement liquide, il devait bien être en convection lui aussi, ce qui permet d’ailleurs de comprendre l’origine de son champ magnétique, mais manteau et noyau, malgré quelques couplages physiques, devaient largement vivre leur vie chacun de leur côté, sans se mélanger chimiquement.

L’énigme de la convection du manteau de la Terre
Seulement voilà, les géochimistes ne pouvaient pas être d’accord.

En effet, en analysant les compositions isotopiques des laves produites au niveau de dorsales océaniques, on trouvait des rapports d’isotopes d’hélium et de néon différents de ceux émis au niveau des volcans d’Hawaï, de l’île de la Réunion ou encore de l’Islande.

Les MORB (pour Mid-Ocean Ridge Basalts, en anglais) au niveau des dorsales médio-océaniques proviennent de la fusion partielle du manteau supérieur à faible profondeur, environ 20 kilomètres voire à 80 kilomètres suite à la remontée d’un diapir, un panache de roches chaudes mais solides.

Mais les laves très fluides et chaudes faisant éruption au niveau des OIB (pour Ocean-Island Basalts, en anglais), leur origine est différente. Elles sont associées à ce que l’on appelle des points chauds et la matière ignée qui les constitue prendrait naissance à au moins 700 kilomètres de profondeur et plus probablement à la base du manteau inférieur, à plus de 2.500 kilomètres de profondeur.

L’interprétation la plus simple de ces données c’est que le manteau n’est pas totalement en convection car sinon sa composition chimique serait uniforme et c’est ce que l’on constaterait dans les laves en surface. Mais, on l’a dit, les sismologues ont réfuté cette affirmation.

Plusieurs solutions ont été proposées pour résoudre la contradiction, par exemple un manteau doublement convectif et une autre d’entre elles avait été exposée par Futura dans le précédent article ci-dessous. Avec un manteau doublement convectif, on serait donc en présence de deux réservoirs chimiques qui se mélangent peu. Le manteau supérieur, qui a largement dégazé au début de l’histoire de la Terre en contribuant à la naissance de son atmosphère pourrait donc avoir une composition chimique différente du manteau inférieur, gardant en mémoire une composition plus primitive de la Terre.

Des gaz rares du vent solaire piégés dans les noyaux métalliques
Mais voilà qu’une équipe de cosmochimistes de l’université de Heidelberg vient de publier un article dans Communications Earth & Environment faisant état d’une découverte qui permet d’envisager l’énigme de la convection du manteau de la Terre sous un nouveau jour. Ils sont parvenus à analyser précisément la composition isotopique de deux gaz rares, l’hélium et le néon, dans une météorite métallique de type sidérite, trouvée en 1927 aux États-Unis : la météorite Washington County.

Source : https://www.futura-sciences.com/planete/actualites/geologie-noyau-riche-particules-vent-solaire-primitives-cle-enigme-convection-terre-14356/

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