Pourquoi le centre de notre planète serait-il passé d’un liquide en fusion à un état solide gelé ? Au Royaume-Uni, plusieurs chercheurs tentent de répondre à cette question sur ce noyau à l’aide d’un superordinateur.
Un noyau riche en fer gelé, mais encore très chaud
La Terre et ses profondeurs ont déjà fait l’objet de nombreuses recherches. Toutefois, certains mystères persistent. Par exemple, celui du noyau interne situé à 5 150 kilomètres de profondeur n’a évidemment jamais été directement étudié. Rappelons tout de même que le trou le plus profond jamais foré en Russie, en 1989, atteint une distance de « seulement » 12 262 mètres. Ainsi, il est pour l’instant très difficile de comprendre comment ce noyau interne serait passé d’un liquide en fusion à un état solide gelé.
Une étude pilotée par l’Université de Leeds (Royaume-Uni) pourrait répondre à cette question. Publiés dans la revue EarthArXiv en aout 2024, ces travaux pourraient notamment permettre de mieux comprendre les champs magnétiques terrestres. Soulignons au passage qu’il s’agit ici d’une prépublication et que l’étude n’a pas encore été validée par des pairs.
« Le noyau interne de la Terre était autrefois liquide, mais il s’est solidifié au fil du temps. À mesure que la Terre refroidit progressivement, le noyau interne s’étend vers l’extérieur tandis que le liquide environnant riche en fer “gèle”. Cela dit, il reste extrêmement chaud, au moins 5 000 kelvins (4 726,85 °C) », a expliqué Alfred Wilson-Spencer, expert en physique des matériaux et principal auteur de l’étude dans un article publié par The Conversation le 5 septembre 2024.
Des simulations passées erronées ?
Comprendre pourquoi le noyau de la Terre s’est solidifié n’est pas chose aisée étant donné que ce processus s’est étalé sur plus d’un milliard d’années. Selon la science, la température au centre de la Terre a diminué jusqu’à atteindre la température de fusion de l’alliage liquide de fer qui constitue le noyau. C’est à ce moment-là que le processus de congélation a débuté. Toutefois, cette idée reste incomplète puisqu’elle ignore le fait physique que tous les liquides doivent être super-refroidis d’une quantité significative en dessous de leur température de fusion avant que des solides puissent se nucléer sans refusion.
L’étude des chercheurs britanniques a eu recours à un superordinateur afin d’effectuer des simulations. Selon les résultats, une baisse de température d’environ 127 °C ou moins aurait permis au noyau de se solidifier plus rapidement. Le fait est que ces recherches ont inclus des éléments nouveaux comme la présence de carbone et d’autres matériaux. Par le passé, des simulations avaient laissé penser que le fer liquide aurait pu être super-refroidi d’environ 427 à 727 °C avant la solidification du noyau. Néanmoins, un tel refroidissement aurait donné un noyau interne bien plus imposant que ce que l’on observe aujourd’hui. À l’inverse, si un refroidissement à ces températures était réellement nécessaire, mais n’avait jamais été atteint, le noyau n’existerait pas du tout aujourd’hui.
Les chercheurs à l’origine de cette étude poursuivent leurs recherches. La prochaine étape sera de savoir si d’autres éléments du noyau (comme l’oxygène et le silicium) ont pu jouer un rôle dans la transformation du noyau interne.
