Coupe transversale de l’intérieur de la Terre : croûte, manteau supérieur et inférieur, et noyaux externe et interne. Crédit : Mikio Fukuhara, Alexander Yoshino et Nobuhisa Fujima
Plutôt que d’être créés uniquement lors d’explosions de supernova, des éléments chimiques pourraient également être produits profondément dans le manteau inférieur de la Terre.
Il a longtemps été théorisé que l’hydrogène, l’hélium et le lithium étaient les seuls éléments chimiques existant au cours de la Big Bang lorsque l’univers s’est formé, et que les explosions de supernova, étoiles explosant en fin de vie, sont responsables de la transmutation de ces éléments en éléments plus lourds et de leur distribution dans tout notre univers.
Des chercheurs au Japon et au Canada remettent maintenant en question une pièce du puzzle du Big Bang. Tous les éléments plus lourds que le fer proviennent-ils vraiment de l’explosion d’étoiles, ou certains sont-ils créés au plus profond du manteau terrestre, grâce à la dynamique de convection entraînée par la tectonique des plaques ?
Dans AIP Advances, par AIP Publishing, le groupe propose un modèle alternatif pour la formation d’azote, d’oxygène et d’eau basé sur l’histoire de l’atmosphère terrestre.
Ils postulent que les 25 éléments avec des numéros atomiques plus petits que le fer (26) ont été créés via une transmutation nucléaire endothermique de deux noyaux, le carbone et l’oxygène. Ces noyaux pourraient être confinés dans le noyau naturel du réseau d’aragonite du manteau inférieur de la Terre à des températures et des pressions élevées pendant la subduction de la lithosphère, qui se produit lorsque deux plaques tectoniques convergent.
Le groupe décrit le processus de transformation nucléaire endothermique comme étant « aidée par la catalyse physique d’électrons excités générés par le mouvement de glissement de composés minéraux de géoneutrinos produits au plus profond du manteau terrestre par fusion nucléaire de deutons ou désintégration radioactive d’éléments ».
“Notre étude suggère que la Terre elle-même a été capable de créer des éléments plus légers par transmutation nucléaire”, a déclaré Mikio Fukuhara, co-auteur du New Industry Creation Hatchery Center de l’Université de Tohoku au Japon.
Si cela est exact, il s’agit d’une découverte révolutionnaire car « il a été précédemment théorisé que tous ces éléments provenaient d’explosions de supernova, alors que nous postulons une théorie supplémentaire », a déclaré Fukuhara.
Ces travaux auront un impact considérable sur le domaine de la géophysique et pourraient, par conséquent, “indiquer des directions de recherche possibles pour le potentiel de créer les éléments nécessaires au futur développement spatial”, a déclaré Fukuhara.
Référence : « Earth usines : Creation of the elements from Nuclear transmutation in Earth’s lower mantle » par Mikio Fukuhara, Alexander Yoshino et Nobuhisa Fujima, 12 octobre 2021, Avances AIP.
DOI : 10.1063/5.0061584
