La rupture et le glissement des roches qui définissent un séisme produisent des trains d’ondes mécaniques qui vont se propager dans toutes les directions à l’intérieur de la Terre, avant de rejoindre la surface en différents points du globe. En enregistrant l’arrivée de ces ondes, grâce à des appareils appelés sismomètres, il est ainsi possible d’avoir une foule d’informations sur la structure interne de la Terre. La propagation des ondes sismiques, c’est-à-dire leur vitesse, leur type, mais aussi la trajectoire des rais sismiques, est en effet très dépendante des caractéristiques physiques des milieux traversés. C’est ainsi qu’avec le développement de la sismologie au cours du XX^e siècle, les scientifiques ont pu dresser un portrait de plus en plus précis de la structure du globe.

Un noyau interne solide et sphérique ? Peut-être pas tant que ça…

On sait aujourd’hui que la Terre se compose, à grande échelle, d’une croûte, d’un manteau, d’un noyau externe liquide et d’un noyau interne solide, également appelé « graine ». La recherche porte désormais sur la caractérisation précise de ces différentes enveloppes : propriétés physiques, composition chimique, homogénéité/hétérogénéité, architecture à petite échelle…, tout cela, toujours, grâce à l’analyse des ondes sismiques, couplées désormais à des modélisations numériques.

La Terre se compose de différentes enveloppes qui sont caractérisées grâce aux études sismologiques. © rost9, Adobe Stock

De toutes ces enveloppes, la graine reste encore la plus mystérieuse, même si de très importants progrès ont été réalisés ces dernières années, notamment grâce à l’apparition de moyens techniques capables de reproduire en laboratoire les formidables pressions et températures qui règnent au centre de la Terre. On sait ainsi que la graine s’apparente à une grosse boule solide en rotation, composée principalement d’un alliage de fer–nickel, de 2 400 kilomètres de diamètre. Difficile d’imaginer qu’un tel corps métallique, soumis à une pression de l’ordre de 350 GPa (3,5 millions de bars), puisse donc se déformer. Et pourtant, voilà un point qui est depuis longtemps débattu par la communauté scientifique, et qui vient de faire l’objet d’une nouvelle publication.

Et les résultats sont plutôt surprenants. Une équipe de chercheurs de la University of Southern California révèle en effet que la surface de la graine pourrait subir des changements structuraux au cours du temps.

Une nouvelle étude révèle que la surface du noyau interne pourrait se déformer de manière visqueuse. © Edward Sotelo, USC Graphic 

À l’origine, l’objectif des chercheurs était d’étudier le ralentissement actuel de la rotation du noyau interne. Mais l’analyse de plusieurs décennies de données sismologiques a révélé des paramètres physiques étranges. Les modélisations ont alors montré que la meilleure explication permettant d’intégrer ces paramètres était que la surface de la graine était capable de se déformer de façon visqueuse. La graine ne serait donc, dans un certain sens, pas aussi solide ni aussi sphérique qu’on le pensait jusqu’à présent.

L’origine de cette déformation viendrait des interactions entre la graine et le noyau externe. Cette enveloppe liquide composée de fer-nickel est en effet connue pour être très turbulente. Ce sont d’ailleurs ces flux complexes de matière qui sont à l’origine du champ magnétique terrestre. Mais les résultats publiés dans la revue Nature Geoscience laissent penser que ces turbulences pourraient également perturber la topographie externe de la graine. Ces déformations se feraient sur des temps très courts, de l’ordre de l’année.

Si l’on savait déjà que les interactions entre la graine et le noyau externe étaient complexes, ces nouveaux résultats ne font que renforcer cette proposition. Ils suggèrent notamment un couplage fort entre les deux enveloppes, et l’existence d’une dynamique plus complexe à l’intérieur du noyau, qui influence très certainement les flux thermiques et chimiques régissant la géodynamique, mais également le champ magnétique terrestre.

Par FUTURA