{"id":118947,"date":"2013-05-24T16:32:03","date_gmt":"2013-05-24T19:32:03","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=118947"},"modified":"2013-05-24T17:54:42","modified_gmt":"2013-05-24T20:54:42","slug":"a-linterieur-de-la-terre","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/a-linterieur-de-la-terre\/","title":{"rendered":"\u00c0 l\u2019int\u00e9rieur de la Terre"},"content":{"rendered":"

Publi\u00e9 en ao\u00fbt 2012<\/em><\/p>\n

\"\"DR\u00fcM<\/span>Aller sur la Lune \u00e0 quasiment 400 000 kilom\u00e8tres ou lancer des satellites pour conna\u00eetre d\u2019autres plan\u00e8tes peut sembler plus facile que d\u00e9couvrir la composition et le fonctionnement interne de la Terre, une sph\u00e8re presque parfaite de 12 000 km de diam\u00e8tre. Les forages n\u2019ayant pas \u00e9t\u00e9 au-del\u00e0 de 12 km de profondeur, ils n\u2019ont pas d\u00e9pass\u00e9 la couche la plus superficielle, la cro\u00fbte terrestre. Et comme il est impossible d\u2019examiner directement l\u2019int\u00e9rieur de la plan\u00e8te, les scientifiques utilisent des simulations informatiques pour comprendre la formation et la transformation de la masse solide de min\u00e9raux des couches plus profondes de la plan\u00e8te quand elle est soumise \u00e0 des pressions et \u00e0 des temp\u00e9ratures des centaines de fois plus \u00e9lev\u00e9es que celles de la surface. Gr\u00e2ce \u00e0 cela, ils sont en train d\u2019identifier des min\u00e9raux qui se forment \u00e0 des milliers de kilom\u00e8tres de la surface et de reconna\u00eetre l\u2019existence possible d\u2019un volume d\u2019eau \u00e9norme, sup\u00e9rieur \u00e0 un oc\u00e9an et dispers\u00e9 dans l\u2019\u00e9paisse masse de roches qui se trouve sous nos pieds.<\/p>\n

La physicienne br\u00e9silienne Renata Wentzcovitch, chercheuse \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Minnesota (\u00c9tats-Unis) a fait des d\u00e9couvertes fondamentales sur l\u2019int\u00e9rieur de la plan\u00e8te \u00e0 partir de techniques math\u00e9matiques et informatiques qu\u2019elle d\u00e9veloppe depuis 1990. En 1993, elle a \u00e9lucid\u00e9 la structure atomique de la p\u00e9rovskite \u00e0 haute pression : la p\u00e9rovskite est le min\u00e9ral le plus abondant dans le manteau inf\u00e9rieur, la couche interne la plus vaste avec une \u00e9paisseur de 2 200 km \u2013 et beaucoup moins connue que les couches plus externes (cf. sch\u00e9mas sur les couches internes de la Terre).<\/p>\n

En 2004, la chercheuse et son \u00e9quipe ont identifi\u00e9 la post-p\u00e9rovskite, un min\u00e9ral qui r\u00e9sulte de la transformation de la p\u00e9rovskite soumise \u00e0 des pressions et \u00e0 des temp\u00e9ratures des centaines de fois plus \u00e9lev\u00e9es que celle de la surface, comme dans les r\u00e9gions les plus profondes du manteau. Les r\u00e9sultats ont permis d\u2019expliquer les vitesses des ondes sismiques produites par les tremblements de terre, qui varient selon les propri\u00e9t\u00e9s des mat\u00e9riaux qu\u2019elles traversent et sont un des moyens les plus utilis\u00e9s pour comprendre la composition interne de la Terre. Les \u00e9tudes plus r\u00e9centes de Renata Wentzcovitch ont montr\u00e9 que la post-p\u00e9rovskite tend \u00e0 se dissocier en oxydes \u00e9l\u00e9mentaires \u2013 tel l\u2019oxyde de magn\u00e9sium et l\u2019oxyde de silicium \u2013 au fur et \u00e0 mesure que la pression et les temp\u00e9ratures augmentent, comme \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur des plan\u00e8tes g\u00e9antes Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.<\/p>\n

R. Wentzcovitch observe : \u00ab Nous disposons des moyens pour d\u00e9couvrir la constitution et les diff\u00e9rences de composition de l\u2019int\u00e9rieur de plan\u00e8tes \u00bb. Les techniques qu\u2019elle a d\u00e9velopp\u00e9es peuvent, selon elle, pr\u00e9voir le comportement de structures cristallines complexes, form\u00e9es de plus de 150 atomes : \u00ab Le long du manteau terrestre, les structures cristallines des min\u00e9raux sont diff\u00e9rentes, par contre la composition chimique des couches internes de la Terre semble \u00eatre uniforme \u00bb.<\/p>\n

Avec des travaux tels que ceux effectu\u00e9s par son groupe, on commence d\u00e9sormais \u00e0 mieux voir comment les min\u00e9raux \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la Terre perdent leur \u00e9lasticit\u00e9 et deviennent plus denses quand ils sont soumis \u00e0 une pression et une temp\u00e9rature \u00e9lev\u00e9es, qui augmentent avec la profondeur. En raison de cette augmentation de pression, on estime que la densit\u00e9 du centre de la Terre \u2013 form\u00e9 d\u2019une masse de fer solide \u00e0 une temp\u00e9rature d\u2019environ 6 000\u00b0C \u2013 doit \u00eatre de quasiment 13 grammes par cm3, quatre fois plus \u00e9lev\u00e9e que celle de la surface. Dans ce sens, tout indique qu\u2019il y a quatre fois plus d\u2019atomes dans un m\u00eame volume.<\/p>\n

Laissant de c\u00f4t\u00e9 la fiction, les physiciens, g\u00e9ophysiciens, g\u00e9ologues et g\u00e9ochimistes recourent \u00e0 des m\u00e9thodes rigoureuses comme l\u2019analyse des r\u00e9sultats de calculs th\u00e9oriques, d\u2019exp\u00e9rimentations en laboratoire, de relev\u00e9s g\u00e9ologiques et de la vitesse des ondes sismiques pour \u2018ouvrir\u2019 la plan\u00e8te et tenter de mieux conna\u00eetre les r\u00e9gions de masse rocheuse compacte en dessous de la limite de 600 km ; cette limite marque le d\u00e9but de ladite zone de transition, une r\u00e9gion plus dense que le manteau et dont on savait tr\u00e8s peu de choses. Les sp\u00e9cialistes pensent qu\u2019ils pourront comprendre plus facilement \u2013 et qui sait, un jour peut-\u00eatre pr\u00e9voir \u2013 les tremblements de terre et les tsunamis, mais aussi mieux identifier les gisements min\u00e9raux s\u2019ils parviennent \u00e0 d\u00e9tailler la composition et les ph\u00e9nom\u00e8nes des r\u00e9gions inaccessibles de l\u2019int\u00e9rieur de la plan\u00e8te.<\/p>\n

Oc\u00e9ans\u00a0 Submerg\u00e9s<\/strong>
\nM\u00eame les couches les plus externes d\u00e9voilent des secrets qui mettent \u00e0 mal l\u2019ancienne image de l\u2019int\u00e9rieur de la plan\u00e8te, \u00e0 savoir une suite de couches r\u00e9guli\u00e8res, comme celles d\u2019un oignon. En 2003, des relev\u00e9s mondiaux d\u00e9taill\u00e9s ont permis \u00e0 des chercheurs nord-am\u00e9ricains de voir des irr\u00e9gularit\u00e9s au niveau de la cro\u00fbte : avec une \u00e9paisseur variant entre 20 et 68 km, les r\u00e9gions les plus fines sont celles qui sont les plus sujettes aux tremblements de terre, et les plus \u00e9paisses aux affaissements.<\/p>\n

Lors de la rencontre Frontiers in Earth Science r\u00e9alis\u00e9e en juillet 2012 \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de S\u00e3o Paulo (USP), le g\u00e9ophysicien Walter Mooney, du Service G\u00e9ologique des \u00c9tats-Unis, a indiqu\u00e9 qu\u2019on commen\u00e7ait \u00ab \u00e0 voir l\u2019interaction entre la cro\u00fbte et la r\u00e9gion la plus superficielle du manteau \u00bb. Les g\u00e9ophysiciens nordam\u00e9ricains sont en train de r\u00e9examiner les cons\u00e9quences possibles de deux ph\u00e9nom\u00e8nes qui ont lieu avec la cro\u00fbte. Le premier est l\u2019enfoncement des plaques tectoniques (morceaux mobiles et rigides de la lithosph\u00e8re, la couche superficielle qui inclut la r\u00e9gion la plus externe du manteau) dans des r\u00e9gions plus profondes du manteau, augmentant ainsi le risque de secousses telluriques l\u00e0 o\u00f9 cela se produit. Les donn\u00e9es vont dans le m\u00eame sens que les conclusions d\u2019une r\u00e9cente \u00e9tude coordonn\u00e9e par Marcelo Assump\u00e7\u00e3o, physicien de formation et professeur de l\u2019Institut d\u2019Astronomie, de G\u00e9ophysique et de Sciences Atmosph\u00e9riques (IAG) de l\u2019USP. En collaboration avec des chercheurs de l\u2019Universit\u00e9 de Bras\u00edlia, Assump\u00e7\u00e3o a v\u00e9rifi\u00e9 qu\u2019au Br\u00e9sil les secousses telluriques ont plus souvent lieu dans des zones o\u00f9 la cro\u00fbte terrestre et la lithosph\u00e8re sont plus fines, donc plus fragiles.<\/p>\n

Le second ph\u00e9nom\u00e8ne est l\u2019entr\u00e9e d\u2019eau dans la lithosph\u00e8re, sous la cro\u00fbte. Cela est d\u2019autant plus curieux que l\u2019eau ne devrait pas pouvoir \u00eatre emmagasin\u00e9e sous la cro\u00fbte inf\u00e9rieure \u00e0 cause de la pression exerc\u00e9e par les couches de roches et de la temp\u00e9rature d\u2019environ 250\u00b0C \u2013 elle s\u2019\u00e9vaporerait rapidement. En r\u00e9alit\u00e9, ce n\u2019est pas exactement de l\u2019eau qui se trouve \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la Terre mais les composants de la mol\u00e9cule d\u2019eau, l\u2019hydrog\u00e8ne et l\u2019oxyg\u00e8ne, li\u00e9s \u00e0 la structure cristalline des min\u00e9raux sous la forme de H2O et OH.<\/p>\n

Mooney et son \u00e9quipe ont d\u00e9tect\u00e9 une intromission aquatique intense dans les r\u00e9gions des Andes o\u00f9 la cro\u00fbte atteint 65 km d\u2019\u00e9paisseur, mais ils n\u2019ont pas su en expliquer la raison : \u00ab O\u00f9 cette eau est-elle emmagazin\u00e9e ? Quel en est le volume ? \u00bb \u00c0 ces questions pr\u00e9sent\u00e9es \u00e0 ses confr\u00e8res de diff\u00e9rentes nationalit\u00e9s pr\u00e9sents \u00e0 la rencontre de S\u00e3o Paulo, il a \u00e9mis l\u2019hypoth\u00e8se que l\u2019eau pouvait venir de l\u2019enfoncement ou de l\u2019\u00e9loignement des plaques tectoniques. Les sp\u00e9cialistes se sont rendus compte que la lithosph\u00e8re sans eau est g\u00e9ologiquement plus ancienne que celle hydrat\u00e9e, donc que l\u2019hydratation pourrait contribuer \u00e0 la formation ou \u00e0 la transformation des couches les plus externes ou m\u00eame du manteau plus profond, proche du noyau.<\/p>\n

Pour le physicien Jo\u00e3o Francisco Justo Filho, professeur de l\u2019\u00c9cole Polytechnique de l\u2019USP qui travaille avec Renata Wentzcovitch depuis 2007, les mol\u00e9cules d\u2019eau sont importantes parce \u00ab m\u00eame dans des proportions infimes, de l\u2019ordre de 0,1 %, elles peuvent changer la viscosit\u00e9 des mat\u00e9riaux et, cons\u00e9quemment, la vision sur la circulation de la mati\u00e8re et de l\u2019\u00e9nergie \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la terre \u00bb. Quant au g\u00e9ophysicien Francis Albar\u00e8de de l\u2019\u00c9cole Normale Sup\u00e9rieure de Lyon, il affirme qu\u2019\u00ab une grande quantit\u00e9 d\u2019eau peut \u00eatre cach\u00e9e dans le manteau inf\u00e9rieur dans des min\u00e9raux \u00bb. \u00ab Peut\u00eatre l\u2019\u00e9quivalent d\u2019un oc\u00e9an tout entier, \u2026 peut-\u00eatre plusieurs \u00bb, suppute Renata Wentzcovitch. Par le biais de calculs informatiques, elle a commenc\u00e9 \u00e0 examiner les possibilit\u00e9s que deux atomes d\u2019hydrog\u00e8ne remplacent le magn\u00e9sium li\u00e9 \u00e0 l\u2019oxyg\u00e8ne et forment des unit\u00e9s de H2O : \u00ab Plus nous cherchons, plus nous trouvons des d\u00e9fauts dans les structures cristallines, o\u00f9 l\u2019hydrog\u00e8ne pourrait entrer \u00bb. Le probl\u00e8me, c\u2019est que l\u2019on ne sait pas combien d\u2019hydrog\u00e8ne peut \u00eatre accumul\u00e9 dans le manteau.<\/p>\n

Les incertitudes augmentent en descendant puisqu\u2019il est impossible de mesurer avec pr\u00e9cision ce qui se passe \u00e0 6 000 km de profondeur. On en sait encore peu sur le noyau terrestre, si dense qu\u2019il concentre 30 % de la masse de la plan\u00e8te dans deux r\u00e9gions : une externe, liquide, et l\u2019autre interne, solide, o\u00f9 la temp\u00e9rature peut aller au-del\u00e0 de 6 000\u00b0C. Une \u00e9quipe de l\u2019University College London a utilis\u00e9 la m\u00eame approche conceptuelle que le groupe de Minnesota, la th\u00e9orie de la fonctionnelle de la densit\u00e9, pour estimer l\u2019intensit\u00e9 du flux de chaleur qui vient de la r\u00e9gion limitrophe entre le noyau et le manteau \u00e0 partir de la quantit\u00e9 de fer, d\u2019oxyg\u00e8ne, de soufre et de silicium sugg\u00e9r\u00e9e par les vitesses d\u2019ondes sismiques qui traversent le noyau et par le flux de chaleur du manteau inf\u00e9rieur. Publi\u00e9s en mai dernier dans la revue Nature, les r\u00e9sultats indiquent que le flux de chaleur \u00e9manant du noyau doit \u00eatre deux \u00e0 trois fois sup\u00e9rieur \u00e0 celui pr\u00e9alablement estim\u00e9. Quant \u00e0 savoir o\u00f9 est all\u00e9e ou bien o\u00f9 va cette \u00e9nergie, le myst\u00e8re reste entier.<\/p>\n

Min\u00e9raux en D\u00e9composition<\/strong>
\nNombre d\u2019\u00e9tudes en cours se concentrent sur le manteau, une couche solide \u00e9paisse, l\u00e9g\u00e8rement flexible et qui se d\u00e9forme tr\u00e8s lentement, comme le brai.
\n\u00c0 part les rares occasions o\u00f9 le magma \u00e9merge des volcans et apporte avec lui de la mati\u00e8re du manteau, les analyses sont r\u00e9alis\u00e9es de mani\u00e8re indirecte, via le contr\u00f4le de la vitesse des ondes sismiques. Il est donc difficile de savoir directement ce qui se passe dans le manteau. Les Japonais veulent battre le record de forage de 12 km et arriver jusqu\u2019au manteau en utilisant un navire avec une sonde semblable \u00e0 celle d\u2019un p\u00e9trolier. Diffus\u00e9e en juillet dans la revue New Scientist, la mission ne s\u2019annonce pas simple : les mat\u00e9riaux des foreuses utilis\u00e9es pour perforer la cro\u00fbte terrestre et atteindre le manteau doivent r\u00e9sister \u00e0 des pressions 2 000 fois sup\u00e9rieures \u00e0 celle de la surface et \u00e0 des temp\u00e9ratures proches de 900\u00b0C ; en somme, une t\u00e2che qui s\u2019apparente au projet d\u2019extraction du p\u00e9trole de la couche de pr\u00e9-sel sur le littoral de l\u2019\u00e9tat de S\u00e3o Paulo.<\/p>\n

\u00ab Je cuisine des roches pour comprendre leur formation \u00bb nous confie le g\u00e9ologue Guilherme Mallmann, chercheur de l\u2019Institut des G\u00e9osciences de l\u2019USP. Avec cette m\u00e9thode diff\u00e9rente, il soumet en laboratoire les composants chimiques qui constituent les min\u00e9raux \u00e0 de hautes pressions et temp\u00e9ratures. N\u00e9anmoins, les fours et les presses utilis\u00e9es permettent seulement de reproduire des ph\u00e9nom\u00e8nes qui ont lieu jusqu\u2019\u00e0 150 km de profondeur, la r\u00e9gion du manteau sup\u00e9rieur o\u00f9 se forme le magma parfois crach\u00e9 par les volcans. Il pense que les conditions de pression les plus profondes de l\u2019int\u00e9rieur de la Terre peuvent \u00eatre atteintes exp\u00e9rimentalement, mais que c\u2019est beaucoup plus difficile. \u00c9tant donn\u00e9 que la pression est le r\u00e9sultat de la force sur une surface, le volume du mat\u00e9riau analys\u00e9 devrait \u00eatre consid\u00e9rablement r\u00e9duit pour atteindre ces tr\u00e8s hautes pressions, car \u00ab construire des presses plus grandes est tr\u00e8s souvent impossible \u00bb.<\/p>\n

La p\u00e9rovskite, baptis\u00e9e ainsi en hommage au min\u00e9ralogiste russe Lev Perovski, se forme dans des milieux o\u00f9 les pressions et les temp\u00e9ratures sont \u00e9lev\u00e9es ; dans le manteau inf\u00e9rieur, les pressions peuvent varier de 23 \u00e0 135 gigapascal (1 gigapascal \u00e9quivaut \u00e0 une pression pr\u00e8s de 10 000 fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle de la surface terrestre) et les temp\u00e9ratures se situer entre 2000\u00b0C et 4000\u00b0C. Renata Wentzcovitch a pr\u00e9sent\u00e9 la structure cristalline de ce min\u00e9rau \u2013 un silicate de magn\u00e9sium et de fer \u2013 en 1993 dans la revue Physical Review Letters, par l\u2019interm\u00e9diaire de losanges verts et jaunes, les couleurs du drapeau br\u00e9silien. Mais le choix des couleurs \u00e9tait simplement d\u00fb \u00e0 la nostalgie du pays de quelqu\u2019un qui habite dans les villes jumelles de Minneapolis- Saint-Paul, \u00e0 proximit\u00e9 de la fronti\u00e8re avec le Canada. Dans ce lieu o\u00f9 vivent 2,5 millions d\u2019habitants, la temp\u00e9rature hivernale peut \u00eatre de -20\u00b0C pendant plusieurs semaines de suite.<\/p>\n

En collaboration avec des physiciens d\u2019Italie et du Br\u00e9sil, Renata Wentzcovitch a constat\u00e9 que les atomes de fer du min\u00e9ral ferrop\u00e9riclase, le deuxi\u00e8me min\u00e9ral le plus abondant dans le manteau inf\u00e9rieur, perdent une de leurs propri\u00e9t\u00e9s les plus marquantes, le magn\u00e9tisme. Ces donn\u00e9es ont permis d\u2019expliquer un ph\u00e9nom\u00e8ne qui avait d\u00e9j\u00e0 \u00e9t\u00e9 observ\u00e9 en laboratoire. En 2007, Jo\u00e3o Justo a travaill\u00e9 avec la chercheuse dans le Minnesota et ensemble ils ont d\u00e9velopp\u00e9 une s\u00e9rie d\u2019\u00e9quations qui \u00e9tablissent le changement de propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lastiques et de vitesses sismiques pendant la perte surprenante de magn\u00e9tisme, provoqu\u00e9e par l\u2019augmentation de la pression sur la ferrop\u00e9riclase.<\/p>\n

Justo explique que \u00ab la taille de l\u2019atome de fer diminue quand il y a perte du magn\u00e9tisme et que la ferrop\u00e9riclase devient plus dense. De plus, des min\u00e9raux avec du fer s\u2019amollissent pendant le lent processus de densification. Cela avait d\u00e9j\u00e0 \u00e9t\u00e9 observ\u00e9 en laboratoire, mais pas encore expliqu\u00e9 \u00bb. Le ph\u00e9nom\u00e8ne est \u00e9tonnant parce que normalement un mat\u00e9riau durcit quand il devient plus dense.<\/p>\n

Publi\u00e9s en 2009 dans la revue PNAS, les r\u00e9sultats des deux chercheurs expliquaient la perte de magn\u00e9tisme sous une pression et une temp\u00e9rature \u00e9quivalentes \u00e0 celles du manteau inf\u00e9rieur observ\u00e9e en laboratoire par James Badro des Universit\u00e9s Paris 6 et Paris 7 \u2013 et d\u00e9crite dans Science en 2003 et 2004. La v\u00e9rification exp\u00e9rimentale de ce ph\u00e9nom\u00e8ne est une des grandes d\u00e9couvertes de la g\u00e9ophysique de ces derni\u00e8res ann\u00e9es. Elle a permis de montrer que la proportion de fer non magn\u00e9tique peut augmenter avec la profondeur, mais aussi que les couches les plus profondes du manteau inf\u00e9rieur peuvent \u00eatre encore plus denses que celles qui sont moins profondes.<\/p>\n

Le Parcours<\/strong>
\nQuand elle \u00e9tait pr\u00e9adolescente, Renata Wentzcovitch aimait les tests de math\u00e9matiques que lui faisait passer quotidiennement son grand-p\u00e8re Adolfo Foffani quand ils passaient leurs vacances de fin d\u2019ann\u00e9e \u00e0 Sumar\u00e9 (\u00e9tat de S\u00e3o Paulo). Elle a \u00e9tudi\u00e9 la physique \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de S\u00e3o Paulo avant d\u2019aller \u00e0 Berkeley (\u00c9tats-Unis) en 1983 sur les recommandations de Jos\u00e9 Ribeiro Leite et Cylon Gon\u00e7alves da Silva. Le parcours de la chercheuse comprend un s\u00e9jour \u00e0 Cambridge et \u00e0 Londres de 1990 \u00e0 1992, apr\u00e8s avoir augment\u00e9 les possibilit\u00e9s d\u2019utilisation de ses techniques de simulations de mat\u00e9riaux. Ses nouvelles techniques \u00e9taient tellement g\u00e9n\u00e9rales qu\u2019elles permettaient d\u2019\u00e9tudier le mouvement atomique et les transformations de la structure cristalline \u00e0 des pressions et temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es. Elle a utilis\u00e9 pour cela le calcul de premiers principes bas\u00e9 sur la th\u00e9orie de la fonctionnelle de la densit\u00e9 et dont l\u2019essence est simple : l\u2019\u00e9nergie totale d\u2019un ensemble d\u2019\u00e9lectrons dans son \u00e9tat d\u2019\u00e9quilibre d\u00e9pend de la densit\u00e9 totale d\u2019\u00e9lectrons.<\/p>\n

Apr\u00e8s beaucoup de travail, sa d\u00e9marche a port\u00e9 ses fruits : \u00ab En moins d\u2019un mois, avec mes techniques, j\u2019ai r\u00e9solu la structure du silicate de magn\u00e9sium \u00e0 haute pression, sur laquelle travaillaient les chercheurs de Cambridge depuis deux ans \u00bb. R\u00e9soudre une structure, c\u2019est \u00ab identifier la position d\u2019\u00e9quilibre et
\nes degr\u00e9s de libert\u00e9 d\u2019une structure cristalline avec une certaine sym\u00e9trie qui minimisent l\u2019\u00e9nergie interne \u00bb. Jusqu\u2019alors, on ne parvenait \u00e0 d\u00e9terminer facilement que des structures comme celle du diamant, form\u00e9 de deux atomes \u00e0 la base et avec un degr\u00e9 de libert\u00e9 qui se refl\u00e8te sur la distance entre les atomes de carbone. La structure de p\u00e9rovskite a 20 atomes de silicium, magn\u00e9sium et oxyg\u00e8ne, et 10 degr\u00e9s de libert\u00e9, \u00ab elle est beaucoup plus complexe que la structure des semiconducteurs et c\u2019est pour cette raison que son comportement \u00e0 haute pression n\u2019\u00e9tait pas encore connu \u00bb.<\/p>\n

Au d\u00e9but, l\u2019un de ses probl\u00e8mes \u00e9tait qu\u2019elle ne pouvait pas v\u00e9rifier exp\u00e9rimentalement ses pr\u00e9visions th\u00e9oriques. Mais avec son \u00e9quipe de Minnesota et des chercheurs de l\u2019Institut de Technologie de Tokyo, elle a analys\u00e9 en 2003 le spectre de rayons X qui \u00e9taient tr\u00e8s diff\u00e9rents de ceux attendus \u00e0 tr\u00e8s haute pression. Ils en ont conclu qu\u2019il s\u2019\u00e9tait produit un changement de phase \u2013 ou changement de structure cristalline \u2013 pour une structure inconnue. \u00ab Vu que la p\u00e9rovskite paraissait tellement stable, j\u2019ai eu du mal \u00e0 y croire au d\u00e9but \u00bb, observe-t-elle. L\u2019ann\u00e9e suivante, un article dans la revue Science a pr\u00e9sent\u00e9 la nouvelle structure cristalline et lanc\u00e9 la post-p\u00e9rovskite, reconnue aujourd\u2019hui comme \u00e9tant le mat\u00e9riau le plus abondant dans la r\u00e9gion du manteau appel\u00e9e couche D\u2019\u2019, en contact avec la couche plus externe du noyau de la Terre. D\u2019apr\u00e8s Mallmann, \u00ab la post-p\u00e9rovskite explique plusieurs caract\u00e9ristiques g\u00e9ophysiques de cette r\u00e9gion de la Terre \u00bb.<\/p>\n

La post-p\u00e9rovskite poss\u00e8de une structure en couches \u00e0 travers lesquelles voyagent les ondes sismiques \u00e0 des vitesses qui d\u00e9pendent de la direction initiale. Ce travail a renforc\u00e9 la conclusion d\u2019autres \u00e9tudes indiquant que ce min\u00e9ral pouvait se former \u00e0 diff\u00e9rentes profondeurs du manteau inf\u00e9rieur.<\/p>\n

Dans le compte rendu publi\u00e9 dans Science le 24 mars 2004, le physicien Surendra Saxena de l\u2019Universit\u00e9 Internationale de Floride a contest\u00e9 les conclusions. Il continuait de penser que la p\u00e9rovskite se d\u00e9compose seulement dans les r\u00e9gions du manteau les plus proches du noyau et a rappel\u00e9 que la th\u00e9orie n\u2019\u00e9tait pas encore parfaite, mais que des \u00e9tudes ult\u00e9rieures sur la propagation des ondes sismiques paraissent confirmer la pr\u00e9sence de la post-p\u00e9rovskite dans la couche D\u2019\u2019. \u00ab Nous avons eu beaucoup de chance \u00bb, dit Renata Wentzcovitch, \u00ab les r\u00e9sultats des calculs informatiques de vitesses au niveau de la post-p\u00e9rovskite sont surprenants parce qu\u2019ils reproduisent beaucoup d\u2019observations sismologiques de la couche D\u2019\u2019 [ jusqu\u2019alors inexplicables]. Ce ne doit pas \u00eatre une simple co\u00efncidence \u00bb.<\/p>\n

C\u2019est \u00e9galement en 2004, quand ce travail a commenc\u00e9 \u00e0 circuler, qu\u2019elle a obtenu un financement de 3 millions de dollars USD de la National Science Foundation (\u00c9tats-Unis) pour monter le Laboratoire Virtuel de Mat\u00e9riaux Plan\u00e9taires et Terrestres (Vlab) au sein de l\u2019University of Minnesota Supercomputing Institute. Le Vlab a r\u00e9uni des chimistes, des physiciens, des sp\u00e9cialistes des sciences informatiques, des g\u00e9ophysiciens et des math\u00e9maticiens. Envisageant l\u2019existence possible de la post-p\u00e9rovskite sur d\u2019autres plan\u00e8tes, ils ont commenc\u00e9 \u00e0 voir les transformations probables des min\u00e9raux \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur des plan\u00e8tes g\u00e9antes du syst\u00e8me solaire (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune, d\u2019une masse au moins dix fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle de la Terre) sous des pressions et des temp\u00e9ratures tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9es.<\/p>\n

Les r\u00e9sultats de son groupe \u2013 tels que ceux d\u00e9taill\u00e9s dans Science en 2006 sur les transformations possibles du silicate de magn\u00e9sium dans les plan\u00e8tes g\u00e9antes les plus proches de la Terre \u2013 ont indiqu\u00e9 que ces techniques de calcul pouvaient \u00eatre utiles pour \u00e9tudier l\u2019\u00e9volution des plan\u00e8tes. Lors de la r\u00e9union qui s\u2019est tenue \u00e0 l\u2019USP, Renata Wentzcovitch a comment\u00e9 devant un public assidu que \u00ab les comportements standards des min\u00e9raux sur diff\u00e9rentes plan\u00e8tes ne peuvent pas \u00eatre une simple co\u00efncidence \u00bb.<\/p>\n

Associer les simulations du comportement de mat\u00e9riaux situ\u00e9s tr\u00e8s en profondeur et les \u00e9tudes exp\u00e9rimentales aide \u00e0 \u00e9lucider les ph\u00e9nom\u00e8nes qui ont lieu \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la Terre. En juillet dernier, des chercheurs fran\u00e7ais ont annonc\u00e9 qu\u2019ils avaient r\u00e9ussi \u00e0 recr\u00e9er en laboratoire les conditions environne- mentales de la limite entre le noyau externe et le manteau inf\u00e9rieur. Par le biais d\u2019analyses de rayons X, ils ont montr\u00e9 que les roches partiellement fondues quand elles sont soumises \u00e0 une temp\u00e9rature et une pression \u00e9lev\u00e9es peuvent se d\u00e9placer en direction de la surface de la Terre, et donner naissance \u00e0 des \u00eeles volcaniques comme Hawa\u00ef.<\/p>\n

Le Projet
\n<\/strong>Simulation et mod\u00e9lisation de min\u00e9raux \u00e0 haute pression- n\u00b009\/14082-3 Modalit\u00e9<\/strong> Projet Th\u00e9matique Coordonnateur<\/strong> Jo\u00e3o Francisco Justo Filho – USP Investissement<\/strong> 184 378,73 reais<\/p>\n

Articles scientifiques<\/em>
\nWENTZCOVITCH, R.M. et al. \u00ab Ab initio molecular dynamics with variable cell shape: Application to MgSiO3 \u00bb. Physical Review Letters<\/strong>. v. 70, pp. 3.947-50, 1993.
\nTSUCHIYA, T. et al. \u00ab Phase transition in MgSiO3 perovskite in the earth\u2019s lower mantle \u00bb. Earth and Planetary Science Letters<\/strong>. v. 224, n\u00b0 3-4, p. 241, 2004.
\nWENTZCOVITCH, R.M. et al. \u00ab Anomalous compressibility of ferropericlase throughout the iron spin crossover \u00bb. PNAS<\/strong>. v. 106, pp. 8.447-52, 2009.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"\u00c0 l\u2019int\u00e9rieur de la Terre","protected":false},"author":17,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[1177],"tags":[],"coauthors":[5968],"class_list":["post-118947","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-couverture"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/118947","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/17"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=118947"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/118947\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=118947"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=118947"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=118947"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=118947"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}