Le noyau brûlant de la Terre n'est pas un solitaire - il a été pris en train de se mêler à d'autres couches souterraines. C'est selon une nouvelle étude qui a révélé que la partie la plus intérieure de la planète fuit une partie de son contenu dans des panaches du manteau, dont certains atteignent finalement la surface de la Terre.
Cette découverte permet de régler un débat qui fait rage depuis des décennies: si le noyau et le manteau échangent du matériel, ont déclaré les chercheurs.
"Nos résultats suggèrent que certains matériaux de base se transfèrent dans la base de ces panaches du manteau, et le noyau a fuit ce matériau depuis 2,5 milliards d'années", ont écrit les chercheurs dans The Conversation, un site Web où les scientifiques écrivent sur leurs recherches pour le Publique.
La découverte a été rendue possible par le métal tungstène (W), élément 74 sur le tableau périodique. Si le tungstène devait faire un profil de rencontres, il noterait qu'il s'agit d'un sidérophile, ou "amateur de fer". Il n'est donc pas surprenant que beaucoup de tungstène traîne dans le cœur de la Terre, qui est principalement composé de fer et de nickel.
Sur son profil, le tungstène indiquerait également qu'il a quelques isotopes (un élément avec un nombre différent de neutrons dans son noyau), y compris W-182 (avec 108 neutrons) et W-184 (avec 110 neutrons). Tout en élaborant leur étude, les chercheurs ont réalisé que ces isotopes pourraient les aider à résoudre la question des fuites de carottes.
Un autre élément, l'hafnium (Hf), est un lithophile, ce qui signifie qu'il aime les roches et se trouve dans le manteau riche en silicate de la Terre. Avec une demi-vie de 8,9 millions d'années, l'isotope radioactif Hf-182 se désintègre en W-182. Cela signifie que le manteau devrait avoir plus de W-182 que le noyau, ont estimé les scientifiques.
"Par conséquent, les échanges chimiques entre le cœur et la source des panaches du manteau pourraient être détectables dans le rapport 182 W / 184 W des basaltes des îles océaniques", qui proviennent des panaches du manteau, ont écrit les chercheurs dans l'étude.
Mais cette différence de tungstène serait incroyablement petite: la composition de tungstène-182 dans le manteau et le noyau ne devrait différer que d'environ 200 parties par million (ppm). "Moins de cinq laboratoires dans le monde peuvent effectuer ce type d'analyse", ont écrit les chercheurs dans The Conversation.
De plus, il n'est pas facile d'étudier le noyau, car il commence à une profondeur d'environ 1 900 milles (2 900 kilomètres) sous terre. Pour mettre cela en perspective, le trou le plus profond que les humains aient jamais creusé est le forage de Kola Superdeep en Russie, qui a une profondeur d'environ 7,6 miles (12,3 km).
Ainsi, les chercheurs ont étudié la meilleure chose suivante: les roches qui suintaient à la surface de la Terre depuis le manteau profond du craton de Pilbara en Australie occidentale, et les points chauds de la Réunion et de l'archipel de Kerguelen dans l'océan Indien.
Fuite détectée
La quantité de tungstène dans ces roches a révélé une fuite du cœur. Au cours de la vie de la Terre, les chercheurs ont constaté un grand changement dans le rapport W-182 / W-184 du manteau terrestre. Curieusement, les roches les plus anciennes de la Terre ont un rapport W-182-W-184 plus élevé que la plupart des roches modernes, ont-ils découvert.
"Le changement dans le rapport 182W / 184W du manteau indique que le tungstène du noyau fuit depuis longtemps dans le manteau", ont écrit les chercheurs dans The Conversation.
La Terre a environ 4,5 milliards d'années. Cependant, les roches mantelliques les plus anciennes de la planète n'ont pas connu de changements significatifs dans les isotopes du tungstène. Cela suggère qu'il y a de 4,3 milliards à 2,7 milliards d'années, il y avait peu ou pas d'échange de matériel du cœur vers le manteau supérieur, ont déclaré les chercheurs.
Mais au cours des 2,5 milliards d'années passées, la composition des isotopes du tungstène dans le manteau a considérablement changé. Pourquoi est-ce arrivé? Si les panaches du manteau s'élèvent de la frontière noyau-manteau, alors peut-être, comme une balançoire, le matériau de la surface de la Terre descend dans le manteau profond, ont déclaré les chercheurs. Ce matériau de surface contient de l'oxygène, un élément qui peut affecter le tungstène, ont déclaré les chercheurs.
"La subduction, le terme utilisé pour désigner les roches de la surface de la Terre descendant dans le manteau, emmène des matériaux riches en oxygène de la surface dans le manteau profond en tant que composante intégrante de la tectonique des plaques", ont écrit les chercheurs dans The Conversation. "Les expériences montrent que l'augmentation de la concentration en oxygène à la frontière cœur-manteau pourrait entraîner la séparation du tungstène hors du cœur et dans le manteau."
Ou, peut-être que lorsque le noyau interne s'est solidifié après la formation de la Terre, la concentration d'oxygène dans le noyau externe a augmenté, ont déclaré les chercheurs. "Dans ce cas, nos nouveaux résultats pourraient nous dire quelque chose sur l'évolution du noyau, y compris l'origine du champ magnétique terrestre", ont-ils écrit dans The Conversation.
