Des atomes de fer en mouvement dans le noyau solide de la Terre

MADRID, 3 octobre (EUROPA PRESS) –

Les atomes de fer qui constituent le noyau interne solide de la Terre sont étroitement liés les uns aux autres par des pressions astronomiquement élevées. Mais ils ont encore une marge de manœuvre.

Une étude menée par l’Université du Texas (UT) à Austin et des collaborateurs en Chine a révélé que certains groupes d’atomes de fer dans cette région du noyau interne peuvent se déplacer rapidement, changeant de place en une fraction de seconde tout en conservant la structure métallique sous-jacente. du fer, type de mouvement dit « mouvement collectif » ce qui est similaire à lorsque les convives changent de place à une table.

Les résultats, basés sur des expériences en laboratoire et des modèles théoriques, indiquent que les atomes du noyau interne Ils bougent beaucoup plus qu’on ne le pensait auparavant.

Les résultats pourraient aider à expliquer de nombreuses propriétés intrigantes du noyau interne qui ont longtemps intrigué les scientifiques, ainsi qu’à faire la lumière sur le rôle que joue le noyau interne dans le fonctionnement de la géodynamo de la Terre, le processus insaisissable qui génère le champ magnétique de la planète.

“Nous connaissons désormais le mécanisme fondamental qui nous aidera à comprendre les processus dynamiques et l’évolution du noyau interne de la Terre”, a-t-il déclaré. c’est une déclaration Jung-Fu Lin, professeur à la Jackson School of Geosciences de l’UT et l’un des principaux auteurs de l’étude.

L’étude a été publiée dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.

Il est impossible pour les scientifiques d’échantillonner directement le noyau interne de la Terre en raison de ses températures et pressions extrêmement élevées. Alors Lin et ses collaborateurs l’ont recréé en miniature en laboratoire prendre une petite plaque de fer et lui tirer dessus avec un projectile rapide. Les données de température, de pression et de vitesse collectées au cours de l’expérience ont ensuite été intégrées à un modèle informatique d’apprentissage automatique des atomes du noyau interne.

Les scientifiques pensent que les atomes de fer dans le noyau interne sont disposés selon une configuration hexagonale répétitive. Selon Lin, la plupart des modèles informatiques illustrant la dynamique du réseau du fer dans le noyau interne ne montrent qu’un petit nombre d’atomes, généralement moins d’une centaine. Mais grâce à un algorithme d’IA, les chercheurs ont pu renforcer considérablement l’environnement atomique, créer une « supercellule » d’environ 30 000 atomes pour prédire de manière plus fiable les propriétés du fer.

À cette échelle de supercellule, les scientifiques ont observé des groupes d’atomes se déplaçant, changeant de place tout en conservant la structure hexagonale globale.

Les chercheurs ont déclaré que le mouvement atomique pourrait expliquer pourquoi les mesures sismiques du noyau interne montrent un environnement beaucoup plus doux et malléable que ce à quoi on pourrait s’attendre à de telles pressions, a déclaré le co-auteur principal Youjun Zhang, professeur à l’Université du Sichuan.

“Les sismologues ont découvert que le centre de la Terre, appelé noyau interne, est étonnamment mou, un peu comme le beurre dans la cuisine”, a-t-il déclaré. “La grande découverte que nous avons faite est que le fer solide devient étonnamment mou dans les profondeurs de la Terre, car ses atomes peuvent se déplacer bien plus que nous ne l’aurions jamais imaginé. “Ce mouvement plus important rend le noyau interne moins rigide et plus faible face aux forces de cisaillement.”

Les chercheurs ont déclaré que la recherche d’une réponse pour expliquer les propriétés physiques “étonnamment doux” reflété dans les données sismiques est ce qui a motivé leurs recherches.

Selon les chercheurs, environ la moitié de l’énergie géodynamique générée par le champ magnétique terrestre peut être attribuée au noyau interne, tandis que le noyau externe constitue le reste. De nouvelles connaissances sur l’activité du noyau interne à l’échelle atomique peuvent aider à éclairer les recherches futures sur la façon dont l’énergie et la chaleur sont générées dans le noyau interne, comment elles sont liées à la dynamique du noyau externe et comment elles travaillent ensemble pour générer le champ magnétique. la planète, qui est un ingrédient clé pour une planète habitable.