Le noyau interne de notre planète a entre 1 et 1,3 milliard d’années, selon de nouvelles recherches menées par l’Université du Texas à Austin et la Carnegie Institution for Science.
Structure interne de la Terre : noyau métallique solide et dense, noyau externe métallique et visqueux, manteau et croûte à base de silicates. Crédit image : NASA.
“Les gens sont vraiment curieux et excités à l’idée de connaître l’origine de la géodynamo, la force du champ magnétique, car ils contribuent tous à l’habitabilité d’une planète”, a déclaré le professeur Jung-Fu Lin, chercheur à l’école de géosciences Jackson de l’Université du Texas à Austin.
Le noyau de la Terre est composé principalement de fer, le noyau interne étant solide et le noyau externe étant liquide.
L’efficacité du fer à transférer la chaleur par conduction – connue sous le nom de conductivité thermique – est essentielle pour déterminer un certain nombre d’autres attributs du noyau, notamment la date de formation du noyau interne.
Au fil des ans, les estimations de l’âge et de la conductivité du noyau sont passées de très anciennes et relativement faibles à très jeunes et relativement élevées.
Mais ces estimations plus jeunes ont également créé un paradoxe, où le noyau aurait dû atteindre des températures irréalisables pour maintenir la géodynamo pendant des milliards d’années avant la formation du noyau interne.
La nouvelle recherche a résolu ce paradoxe en trouvant une solution qui maintient la température du noyau dans des paramètres réalistes.
Pour trouver cette solution, il fallait mesurer directement la conductivité du fer dans des conditions proches de celles du noyau, où la pression est supérieure à 1 million d’atmosphères et où les températures peuvent rivaliser avec celles de la surface du Soleil.
Le professeur Lin et ses collègues ont obtenu ces conditions en comprimant des échantillons de fer chauffés au laser entre deux enclumes en diamant.
“Nous avons rencontré de nombreux problèmes et échoué plusieurs fois, ce qui nous a frustrés et nous avons presque abandonné”, a déclaré le premier auteur, le Dr Youjun Zhang, chercheur à l’Institut de physique atomique et moléculaire de l’Université du Sichuan et au Centre de recherche avancée sur les sciences et technologies à haute pression de Shanghai.
La conductivité nouvellement mesurée est de 30 à 50 % inférieure à la conductivité de la jeune carotte estimée, et elle suggère que la géodynamo était maintenue par deux sources d’énergie et deux mécanismes différents : la convection thermique et la convection compositionnelle.
Au début, la géodynamo était maintenue par la convection thermique seule. Aujourd’hui, chaque mécanisme joue un rôle à peu près équivalent.
“Avec ces informations améliorées sur la conductivité et le transfert de chaleur dans le temps, nous pourrions faire une estimation plus précise de l’âge du noyau interne”, a déclaré le professeur Lin.
“Une fois que vous connaissez réellement la quantité de ce flux de chaleur du noyau externe vers le manteau inférieur, vous pouvez réellement réfléchir au moment où la Terre s’est suffisamment refroidie au point que le noyau interne commence à se cristalliser.”
Les résultats sont publiés dans le journal Physical Review Letters.
