Il est largement admis que le noyau interne de la Terre s'est formé il y a environ un milliard d'années lorsqu'un solide, une pépite de fer super-chaud a spontanément commencé à se cristalliser à l'intérieur d'un 4, Boule de métal liquide de 200 milles de large au centre de la planète.

Un problème :ce n'est pas possible-ou, au moins, n'a jamais été facile à expliquer - selon un nouvel article publié dans Lettres des sciences de la Terre et des planètes d'une équipe de scientifiques de la Case Western Reserve University.

L'équipe de recherche composée du post-doctorant Ludovic Huguet; Terre, Environnement, et les professeurs de sciences planétaires James Van Orman et Steven Hauck II; et le professeur de science et génie des matériaux Matthew Willard - appellent cette énigme le "paradoxe de la nucléation du noyau interne".

Ce paradoxe est le suivant :les scientifiques savent depuis plus de 80 ans qu'il existe un noyau interne cristallisé. Mais l'équipe de Case Western Reserve affirme que cette idée largement acceptée néglige un point critique, celui qui, une fois ajouté, suggérerait que le noyau interne ne devrait pas exister.

La contradiction centrale

Voici pourquoi :Bien qu'il soit bien connu qu'un matériau doit être à ou en dessous de sa température de congélation pour être solide, il s'avère que la fabrication du premier cristal à partir d'un liquide demande de l'énergie supplémentaire. Cette énergie supplémentaire - la barrière de nucléation - est l'ingrédient que les modèles de l'intérieur le plus profond de la Terre n'ont pas inclus jusqu'à présent.

Pour surmonter la barrière de nucléation et commencer à se solidifier, cependant, le liquide doit être refroidi bien au-dessous de son point de congélation, ce que les scientifiques appellent « surfusion ».

Alternativement, quelque chose de différent doit être ajouté au métal liquide du noyau - au centre de la planète - qui réduit considérablement la quantité de surfusion requise.

Mais la barrière de nucléation pour le métal - aux pressions extraordinaires au centre de la Terre - est énorme.

"Toutes les personnes, nous-mêmes inclus, semblait manquer ce gros problème - que les métaux ne commencent pas à se cristalliser instantanément à moins qu'il n'y ait quelque chose qui abaisse beaucoup la barrière énergétique, " a déclaré Hauck.

L'équipe de Case Western Reserve soutient que les solutions les plus évidentes sont suspectes :

" Que le noyau interne a été en quelque sorte soumis à une surfusion massive d'environ 1, 800 degrés Fahrenheit (1, 000 Kelvin) - bien au-delà de la quantité de refroidissement que les scientifiques ont conclu. Si le centre de la Terre avait atteint cette température, presque tout le noyau devrait cristalliser rapidement, mais la preuve indique qu'il n'en est rien.

" Que quelque chose s'est produit pour abaisser la barrière de nucléation, permettant à la cristallisation de se produire à une température plus élevée. Les scientifiques le font en laboratoire en ajoutant un morceau de métal solide à un métal liquide légèrement surfondu, provoquant la solidification rapide du matériau maintenant hétérogène. Mais il est difficile de comprendre à l'échelle de la Terre comment cela a pu se produire, comment un solide favorisant la nucléation aurait pu trouver son chemin vers le centre de la planète pour permettre le durcissement (et l'expansion) du noyau interne, dit Huguet.

"Donc, si le noyau est un liquide pur (homogène), le noyau interne ne devrait pas exister du tout car il n'aurait pas pu être surfondu à ce point, " dit Van Orman. " Et si ce n'est pas homogène, comment est-il devenu ainsi ?

"C'est le paradoxe de la nucléation du noyau interne."

Des réponses possibles

Alors comment s'est formé le noyau interne solide ?

À l'heure actuelle, L'idée préférée de l'équipe s'apparente à la deuxième solution ci-dessus :que de grands corps de métal solide tombent lentement du manteau rocheux et pénètrent dans le noyau pour abaisser la barrière de nucléation.

Mais cela nécessiterait qu'une pépite massive - peut-être de la taille d'une grande ville - soit suffisamment lourde pour passer à travers le manteau, puis suffisamment grande pour en faire le noyau sans se dissoudre entièrement.

Si c'est le cas, "Nous devons comprendre comment cela pourrait réellement arriver, ", a déclaré Van Orman.

"D'autre part, " il a dit, "Y a-t-il une caractéristique ordinaire des noyaux planétaires à laquelle nous n'avons pas pensé auparavant - quelque chose qui leur permet de surmonter cette barrière de nucléation ?

"Il est temps que toute la communauté réfléchisse à ce problème et comment le tester. Le noyau interne existe, et maintenant nous devons comprendre comment il est arrivé là. »