{"id":280961,"date":"2019-04-09T18:40:08","date_gmt":"2019-04-09T21:40:08","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=280961"},"modified":"2019-04-15T16:45:10","modified_gmt":"2019-04-15T19:45:10","slug":"vestiges-de-la-terre-primitive","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/vestiges-de-la-terre-primitive\/","title":{"rendered":"Vestiges de la Terre primitive"},"content":{"rendered":"

L\u2019int\u00e9rieur de la terre abriterait d\u2019immenses blocs rocheux plus denses et plus rigides que les mat\u00e9riaux qui les entourent et aideraient \u00e0 stabiliser les mouvements du manteau, couche situ\u00e9e entre la surface et le noyau et qui repr\u00e9sente 80 % du volume de la plan\u00e8te. Les anciennes structures du manteau enrichies en bridgmanite et appel\u00e9es beams<\/em>, sigle en anglais, auraient des milliers de kilom\u00e8tres de long, se trouveraient \u00e0 au moins mille kilom\u00e8tres de profondeur et flotteraient dans le manteau inf\u00e9rieur, se rapprochant de la limite du noyau terrestre, \u00e0 environ 2 900 km de la surface.<\/p>\n

Une \u00e9quipe compos\u00e9e de chercheurs de l\u2019Institut de Technologie de Tokyo, de l\u2019\u00c9cole Polytechnique de Zurich et de la physicienne br\u00e9silienne Renata Wentzcovitch, de l\u2019Universit\u00e9 Columbia, aux \u00c9tats-Unis, a \u00e9mis cette nouvelle hypoth\u00e8se sur le fonctionnement et la composition du manteau inf\u00e9rieur dans une \u00e9tude publi\u00e9e dans la revue Nature Geoscience<\/em> le 27 f\u00e9vrier. Cette approche, bien qu\u2019encore incompl\u00e8te, explique certains ph\u00e9nom\u00e8nes comme la mont\u00e9e de mat\u00e9riaux rocheux moins denses du manteau vers la surface et la trajectoire de la plong\u00e9e des bords des plaques tectoniques, form\u00e9es par la cro\u00fbte et par la partie sup\u00e9rieure du manteau, \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la plan\u00e8te. Ces deux ph\u00e9nom\u00e8nes pourraient avoir lieu dans des r\u00e9gions moins visqueuses entre les beams<\/em>.<\/p>\n

Les chercheurs ont \u00e9mis cette hypoth\u00e8se en se basant sur deux \u00e9vidences sur la composition du manteau. La premi\u00e8re est obtenue de mani\u00e8re indirecte par des mod\u00e8les tomographiques qui mesurent la densit\u00e9 \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la plan\u00e8te \u00e0 partir des variations de la vitesse des ondes sismiques. Ces ondes sismiques, provoqu\u00e9es par des tremblements de terre, parcourent l\u2019int\u00e9rieur de la plan\u00e8te \u00e0 des vitesses qui d\u00e9pendent de la densit\u00e9 et de la temp\u00e9rature du mat\u00e9riau qu\u2019elles traversent.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

La deuxi\u00e8me \u00e9vidence est directe. Elle concerne les m\u00e9t\u00e9orites primitives appel\u00e9es chondrites et riches en magn\u00e9sium et en silicium. Ces roches, bien que provenant de l\u2019espace, sont constitu\u00e9es du m\u00eame mat\u00e9riau qui a form\u00e9 l\u2019int\u00e9rieur de la terre il y a 4,5 milliards d\u2019ann\u00e9es. Ce type de m\u00e9t\u00e9orites indique que la composition du manteau inf\u00e9rieur pourrait \u00eatre diff\u00e9rente de celle du manteau sup\u00e9rieur, couche la plus proche de la surface. La couche la plus externe du manteau commence juste en dessous de la cro\u00fbte terrestre et atteint 660 km de profondeur. Elle est constitu\u00e9e de roches dont la temp\u00e9rature augmente progressivement avec la profondeur pour atteindre 1 600 degr\u00e9s Celsius (\u00baC) \u00e0 la limite du manteau inf\u00e9rieur o\u00f9 les roches sont moins denses et o\u00f9 la temp\u00e9rature passe de 1 600 \u00baC \u00e0 3700 \u00baC \u00e0 la limite du noyau terrestre.<\/p>\n

Les chercheurs ont d\u00e9couvert que ces indications sur la composition de l\u2019int\u00e9rieur de la terre ne concordaient pas avec une hypoth\u00e8se \u00e9mise dans les ann\u00e9es 60, selon laquelle la composition du manteau sup\u00e9rieur et inf\u00e9rieur devrait \u00eatre identique. \u00ab\u00a0La proportion entre la quantit\u00e9 de magn\u00e9sium et de silicium de la Terre devrait \u00eatre la m\u00eame que celle du soleil car les deux se sont form\u00e9s \u00e0 partir de la m\u00eame n\u00e9buleuse\u00a0\u00bb, suppose Renata Wentzcovitch. \u00ab\u00a0Le manteau sup\u00e9rieur contient 25 % de plus de magn\u00e9sium que de silicium sous la forme de silicate de magn\u00e9sium (Mg2<\/sub>SiO3<\/sub>). Si cette proportion se maintient dans le manteau inf\u00e9rieur, il y a moins de silicium sur Terre que les estimations pr\u00e9vues en se basant sur la composition du soleil et des chondrites\u00a0\u00bb.<\/p>\n

Les chercheurs du groupe, partant de l\u2019hypoth\u00e8se que le manteau inf\u00e9rieur devrait avoir plus de silicium, ont augment\u00e9 la proportion de cet \u00e9l\u00e9ment chimique et ont r\u00e9alis\u00e9 des simulations informatiques en deux dimensions sur les mouvements possibles de cette couche plus profonde de la Terre. Les simulations montrent qu\u2019une bonne partie du manteau form\u00e9 juste apr\u00e8s la naissance de la plan\u00e8te serait toujours l\u00e0 sous la forme d\u2019un minerai appel\u00e9 p\u00e9rovskite ou bridgmanite (MgSiO3<\/sub>), sans se m\u00e9langer avec la r\u00e9gion voisine form\u00e9e de roches ayant une viscosit\u00e9 20 \u00e0 30 fois inf\u00e9rieure. Ce mat\u00e9riel plus visqueux, les beams<\/em>, pourrait donc correspondre aux vestiges des premiers temps de la plan\u00e8te. \u00ab\u00a0Nos simulations ont montr\u00e9 que ces blocs rigides ne se sont pas dilu\u00e9s au cours de l\u2019\u00e9volution de la Terre\u00a0\u00bb, explique la chercheuse qui a \u00e9tudi\u00e9 les possibles processus de formation et de transformation de la bridgmanite \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la plan\u00e8te. \u00ab\u00a0Le silicium qui semble manquer doit \u00eatre cach\u00e9 dans le manteau inf\u00e9rieur\u00a0\u00bb.<\/p>\n

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H. Raab\/ Wikimedia Commons<\/span><\/a> Des m\u00e9t\u00e9orites de type chondrite, comme celle-ci, d\u00e9couverte au nord-ouest de l\u2019Afrique, permettent de mieux comprendre la composition du manteau inf\u00e9rieur de la TerreH. Raab\/ Wikimedia Commons<\/span><\/p><\/div>\n

\u00ab\u00a0Nous ne connaissons pas la quantit\u00e9 exacte de beams<\/em>, mais il ne devrait pas y en avoir plus de trois ou quatre\u00a0\u00bb, affirme Renata Wentzcovitch. Notre prochain travail sera de les d\u00e9limiter avec pr\u00e9cision \u00e0 travers une analyse d\u00e9taill\u00e9e de la variation de la vitesse des ondes sismiques\u00a0\u00bb. Leur existence est difficile \u00e0 d\u00e9montrer. Un groupe international de scientifiques a annonc\u00e9 au mois d\u2019avril qu\u2019en 2030 ils seront probablement les premiers \u00e0 perforer le manteau, avec le navire Chikyu, qui fore jusqu\u2019\u00e0 11 km de profondeur, mais encore \u00e0 mille km de l\u2019endroit o\u00f9 les blocs riches en silicium pourraient se trouver.<\/p>\n

On suppose maintenant que les pla-ques tectoniques pourraient plonger dans la r\u00e9gion moins visqueuse entre les beams<\/em> et arriver au fond du manteau. Certaines plaques s\u2019arr\u00eatent cependant \u00e0 environ mille km de profondeur, probablement bloqu\u00e9es par un beam<\/em>, qui stopperaient leur plong\u00e9e. Dans l\u2019autre sens, le mat\u00e9riau du manteau profond pourrait \u00e9galement monter \u00e0 la surface par les r\u00e9gions situ\u00e9es entre les blocs rocheux.<\/p>\n

Cette \u00e9tude r\u00e9v\u00e8le \u00e9galement que les beams<\/em> pourraient d\u00e9finir l\u2019origine et la trajectoire des panaches, nom donn\u00e9 aux jets de roche chaude et peu denses de 100 \u00e0 200 km de diam\u00e8tre qui partent de la r\u00e9gion situ\u00e9e \u00e0 la limite du manteau et du noyau vers la surface pour donner naissance aux r\u00e9gions volcaniques comme les archipels de Fernando de Noronha, Hawa\u00ef ou les Galapagos. Partant de cette hypoth\u00e8se, les chercheurs ont cr\u00e9\u00e9 une carte qui indique une probable r\u00e9partition des beams<\/em> et des r\u00e9gions riches en panaches qui se concentrent principalement dans le sud de l\u2019Afrique et dans la r\u00e9gion centrale de l\u2019oc\u00e9an Pacifique.<\/p>\n

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JAMSTEC<\/span><\/a> Une \u00e9quipe internationale de scientifiques a l\u2019intention d\u2019utiliser ce navire, le Chikyu, pour perforer la cro\u00fbte terrestre et arriver au manteau en 2030JAMSTEC<\/span><\/p><\/div>\n

Limites et interactions<\/strong>
\nDans un commentaire publi\u00e9 dans le m\u00eame num\u00e9ro de la revue Nature Geoscience<\/em>, le g\u00e9ophysicien Fr\u00e9d\u00e9ric Deschamps, chercheur \u00e0 l\u2019Institut des Sciences de la Terre de l\u2019Acad\u00e9mie Chinoise, \u00e0 Taiwan, indique que l\u2019hypoth\u00e8se des beams<\/em> pourrait expliquer le mouvement des plaques tectoniques dans les r\u00e9gions du manteau moins visqueuses et aiderait \u00e0 localiser les r\u00e9gions volcaniques au-dessus des panaches. Il pense cependant que le mod\u00e8le en deux dimensions n\u2019est pas assez \u00e9labor\u00e9 pour d\u00e9crire enti\u00e8rement l\u2019h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 spatiale des mesures de la vitesse des ondes sismiques \u00e0 des profondeurs sup\u00e9rieures \u00e0 2 500 km. \u00ab\u00a0Des simulations en trois dimensions seraient n\u00e9cessaires pour mieux comprendre la situation\u00a0\u00bb, sugg\u00e8re-t-il.<\/p>\n

\u00ab\u00a0La simulation pr\u00e9sent\u00e9e dans la revue Nature Geoscience<\/em> est une \u00e9tape de plus dans la compr\u00e9hension du manteau inf\u00e9rieur\u00a0\u00bb, commente le g\u00e9ophysicien Eder Molina, professeur \u00e0 l\u2019Institut d\u2019Astronomie, G\u00e9ophysique et Sciences Atmosph\u00e9riques de l\u2019Universit\u00e9 de S\u00e3o Paulo (IAG-USP). \u00ab\u00a0La mod\u00e9lisation n\u2019explique pas certains registres tomographiques et ceci est peut-\u00eatre d\u00fb aux limitations du mod\u00e8le en deux dimensions, \u00e0 une erreur dans le mod\u00e8le, ou \u00e0 la m\u00e9thode de d\u00e9tection des ondes sismiques qui n\u2019est pas infaillible\u00a0\u00bb.<\/p>\n

Le prochain travail sera de d\u00e9limiter les beams<\/em> \u00e0 travers la variation
\nde la vitesse des ondes sismiques<\/p><\/blockquote>\n

\u00ab\u00a0Le mod\u00e8le g\u00e9odynamique propos\u00e9 est le plus simple possible pour pouvoir d\u00e9boucher sur des r\u00e9sultats plausibles. Il y a cependant d\u2019autres \u00e9l\u00e9ments chimiques, comme le fer, l\u2019hydrog\u00e8ne et l\u2019oxyg\u00e8ne qui peuvent modifier la viscosit\u00e9 des roches du manteau, m\u00eame en petites proportions\u00a0\u00bb, d\u00e9clare le physicien Jo\u00e3o Francisco Justo Filho, professeur \u00e0 l\u2019\u00c9cole Polytechnique de l\u2019USP qui collabore avec Renata Wentzcovitch depuis 2007, mais qui n\u2019a pas particip\u00e9 \u00e0 l\u2019\u00e9tude publi\u00e9e dans la revue Nature Geoscience<\/em>. Dans une \u00e9tude publi\u00e9e en 2013 dans la revue Physical Review Letters<\/em>, Wentzcovitch, Justo Filho et Zhongquing Wu, de l\u2019Universit\u00e9 du Minnesota, aux \u00c9tats-Unis, ont d\u00e9montr\u00e9 que l\u2019augmentation de la pression dans les couches les plus profondes de la plan\u00e8te pourrait modifier le magn\u00e9tisme du fer, augmenter la viscosit\u00e9 des roches avec un autre minerai outre la bridgmanite, le ferrop\u00e9riclase, et favoriser la formation de beams<\/em>.<\/p>\n

Articles scientifiques<\/strong>
\nBALLMER, M. D. et al<\/em>. Persistence of strong silica-enriched domains in the Earth\u2019s lower mantle<\/a>. Nature Geoscience<\/strong>. v. 10, p. 236-40. 2017.
\nWU, Z. et al<\/em>. Elastic anomalies in a spin-crossover system: Ferropericlase at lower mantle conditions<\/a>. Physical Review Letters<\/strong>. v. 110, p. 228501. 2013.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Les profondeurs de la plan\u00e8te abriteraient des blocs rigides de plusieurs milliers de kilom\u00e8tres de long ","protected":false},"author":17,"featured_media":280962,"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":[1180],"tags":[2458,2457],"coauthors":[5968],"class_list":["post-280961","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-sciences","tag-geologie","tag-physique"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/280961","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=280961"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/280961\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":280982,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/280961\/revisions\/280982"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/280962"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=280961"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=280961"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=280961"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=280961"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}