Les résultats, publiés dans la revue Avancées scientifiques, donnent un aperçu du cycle géologique alimenté par les plaques tectoniques. Ils offrent également de nouveaux indices sur la façon dont la chaleur se déplace à travers les nombreuses couches de la Terre.
Comprendre ce roulement planétaire est une quête existentielle : la chaleur émise par le noyau métallique solide de la planète entraîne le mouvement du fluide dans le noyau externe, qui est censé générer le champ magnétique protecteur qui rend la vie possible à la surface.
Mais les résultats montrent également la difficulté de fournir des descriptions fermes des entrailles inaccessibles de la Terre. Les scientifiques n’hésitent pas à considérer leurs conclusions comme une possibilité probable, et non comme une conclusion définitive. Et des questions fondamentales demeurent : la frontière pourrait être inégale, avec des morceaux de fond océanique, ou il pourrait s’agir d’une couche continue d’épaisseur variable enveloppant le noyau.
“Pendant longtemps, il y a eu un débat dans la communauté scientifique sur la question de savoir si les dalles de subduction pourraient descendre jusqu’à la limite noyau-manteau”, a déclaré Elizabeth Day, sismologue à l’University College London qui n’a pas participé à l’étude. bien qu’elle ait noté que la plupart des experts pensent maintenant qu’au moins certaines dalles peuvent tomber aussi loin.
“Compte tenu de la complexité de la surface de notre planète”, a-t-elle ajouté, “il semble très raisonnable qu’il y ait beaucoup de complexité à la frontière noyau-manteau”.
La plupart des gens ne pensent guère à l’intérieur profond de la Terre, pensant à notre planète natale comme de simples couches imbriquées, comme un bonbon dur à briser la mâchoire. Mais Samantha Hansen, sismologue à l’Université de l’Alabama qui a dirigé les travaux, a décrit la transition abrupte entre le noyau externe liquide et le manteau comme plus prononcée que la différence entre la roche solide et l’air.
Elle propose de penser cette zone limite souterraine comme un aspic géologique.
“C’est une sorte de chose difficile à visualiser”, a déclaré Hansen. “Vous avez cette structure très dense et très anormale avec ces autres éléments remplissant les lacunes qui l’entourent, si vous voulez. Pensez-y comme des choses coincées dans Jell-O, peut-être.
Parce que les profondeurs de la planète sont interdites à l’exploration directe, les scientifiques mesurent comment les ondes sismiques générées par les tremblements de terre se propagent à l’intérieur. Lorsque ces ondes rencontrent cette couche limite – officiellement connue sous le nom de zones à ultra basse vitesse – elles rebondissent et sont déviées de manière à permettre aux géoscientifiques de modéliser la structure.
Hansen et ses collègues ont effectué plusieurs voyages en Antarctique entre 2012 et 2015 pour creuser des trous dans la neige et installer des stations de surveillance sismique, puis sont revenus pour recueillir des données. Leur objectif principal était d’étudier une chaîne de montagnes mal connue qui traverse le continent, les montagnes transantarctiques. Mais ils ont réalisé que leurs instruments leur permettaient également de balayer des parties de l’intérieur profond sous l’hémisphère sud.
Ce qu’ils ont trouvé était une couche mince mais dense entre le noyau et le manteau dont l’épaisseur variait de trois à 25 milles.
“C’est cinq fois la taille du mont Everest”, a déclaré Hansen. Le plus haut sommet de la Terre a été récemment mesuré à 29 031 pieds, soit près de 5,5 miles. “Vous avez cette topographie dramatique, certaines étant plus basses et d’autres très hautes.” Cette structure dentelée, couplés à des modèles géologiques, suggère qu’ils sont constitués de fond marin subducté, concluent les auteurs de l’article.
John Vidale, un sismologue de l’Université de Californie du Sud qui n’a pas participé aux travaux, a déclaré qu’il n’était pas entièrement convaincu par les résultats, soulignant qu’il reste de nombreuses explications possibles à ce qui se passe à la frontière entre le manteau et cœur.
« La frontière noyau-manteau est l’une des parties les plus dynamiques de la planète. … Nous ne savons tout simplement pas ce qui se passe », a déclaré Vidale.
L’espoir est que la compréhension de la structure de cette zone limite aidera à éclaircir d’autres mystères : comment le noyau rayonne-t-il la chaleur vers le manteau ? Les anciens fonds océaniques sont-ils à nouveau recyclés, emportés dans des panaches du manteau comme celui sous Hawaï et redevenus matériau de surface par des éruptions volcaniques ?
Même si la Terre existe depuis environ 4,5 milliards d’années et que la géologie n’est pas un domaine nouveau, notre compréhension des entrailles de la planète est encore immature, a déclaré Hansen. Des questions fondamentales sont toujours là, et les scientifiques sont impatients de trouver des réponses.
“Je pense qu’il y a encore beaucoup de choses que nous ne savons pas et beaucoup à apprendre”, a déclaré Hansen. “C’est bien que nous ne sachions pas grand-chose sur la planète sur laquelle nous vivons.”
