Des chercheurs du CU Boulder rapportent qu'ils ont peut-être résolu un mystère géophysique, déterminer la cause probable d'un phénomène qui ressemble à une clé dans le moteur de la planète.

Dans une étude publiée aujourd'hui dans Géosciences de la nature , l'équipe a exploré la physique des « dalles stagnantes ». Ces bizarreries géophysiques se forment lorsque d'énormes morceaux de plaques océaniques de la Terre sont poussés profondément sous terre aux bords de certaines plaques continentales. Les morceaux s'enfoncent à l'intérieur de la planète sur des centaines de kilomètres jusqu'à ce qu'ils s'arrêtent soudainement – ​​et pour des raisons que les scientifiques ne peuvent expliquer – comme une voiture en panne.

Wei Mao et Shijie Zhong de CU Boulder, cependant, peut-être trouvé la raison de cet arrêt. À l'aide de simulations informatiques, les chercheurs ont examiné une série de plaques stagnantes dans l'océan Pacifique, près du Japon et des Philippines. Ils ont découvert que ces roches froides semblaient glisser sur une fine couche de matériau faible se trouvant à la limite des manteaux supérieur et inférieur de la planète, à environ 660 kilomètres, ou 410 milles, en dessous de la surface.

Et l'arrêt est vraisemblablement temporaire :« Bien qu'on voit ces dalles stagner, ce sont des phénomènes assez récents, s'est probablement produit au cours des 20 derniers millions d'années, " dit Zhong, co-auteur de la nouvelle étude et professeur au département de physique de CU Boulder.

Les découvertes sont importantes pour la tectonique et le volcanisme à la surface de la Terre. Zhong a expliqué que le manteau de la planète, qui se trouve au-dessus du noyau, génère de grandes quantités de chaleur. Pour refroidir le globe, des roches plus chaudes s'élèvent à travers le manteau et des roches plus froides coulent.

« Vous pouvez considérer cette convection du manteau comme un gros moteur qui entraîne tout ce que nous voyons à la surface de la Terre :les tremblements de terre, construction de montagne, tectonique des plaques, volcans et même le champ magnétique terrestre, " dit Zhong.

L'existence de dalles stagnantes, que les géophysiciens ont localisé pour la première fois il y a une dizaine d'années, cependant, complique cette métaphore, suggérant que le moteur de la Terre pourrait s'arrêter dans certaines régions. Cette, à son tour, peut changer la façon dont les scientifiques pensent les diverses caractéristiques, comme les volcans agités d'Asie de l'Est, forme au cours du temps géologique.

Les scientifiques ont principalement localisé de telles dalles dans l'océan Pacifique occidental, spécifiquement au large de la côte est du Japon et profondément en dessous de la fosse des Mariannes. Ils se produisent sur les sites des zones de subduction, ou des zones où les plaques océaniques à la surface de la planète plongent à des centaines de kilomètres sous terre.

Les plaques observées sur des sites similaires près de l'Amérique du Nord et du Sud se comportent d'une manière à laquelle les géophysiciens pourraient s'attendre :elles plongent à travers le manteau supérieur de la Terre et dans le manteau inférieur où elles se réchauffent près du noyau.

Mais autour de l'Asie, "ils ne descendent tout simplement pas, " dit Zhong. Au lieu de cela, les dalles s'étalent horizontalement près de la limite entre le manteau supérieur et inférieur, un point auquel la chaleur et la pression à l'intérieur de la Terre font passer les minéraux d'une phase à l'autre.

Pour savoir pourquoi les dalles stagnent, Zhong et Mao, un étudiant diplômé en physique, développé des simulations réalistes de la façon dont l'énergie et la roche cycle autour de la planète entière.

Ils ont découvert que la seule façon d'expliquer le comportement des plaques stagnantes était de placer une fine couche de roche moins visqueuse entre les deux moitiés du manteau. Bien que personne n'ait observé directement une telle couche, les chercheurs ont prédit son existence en étudiant les effets de la chaleur et de la pression sur la roche.

Si c'est le cas, une telle couche agirait comme une flaque de graisse au milieu de la planète. "Si vous introduisez une couche faible à cette profondeur, en quelque sorte la viscosité réduite aide à lubrifier la région, " a déclaré Zhong. " Les dalles sont déviées et peuvent continuer sur une longue distance horizontalement. "

Des plaques stagnantes semblent se produire au large des côtes asiatiques, mais pas les Amériques, parce que le mouvement des continents au-dessus donne à ces morceaux de roche plus de place pour glisser. Zhong, cependant, a dit qu'il ne pense pas que les dalles resteront collées. Avec assez de temps, il soupçonne qu'ils vont percer la partie lisse du manteau et continuer leur plongeon vers le noyau de la planète.

La planète, en d'autres termes, se comporterait toujours comme un moteur, juste avec quelques points collants. "De nouvelles recherches suggèrent que l'histoire peut être plus compliquée que nous ne le pensions auparavant, " dit Zhong.