Le noyau interne de la Terre est chaud, sous une pression immense et enneigé, selon de nouvelles recherches qui pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre les forces qui affectent la planète entière.

La neige est constituée de minuscules particules de fer - beaucoup plus lourdes que n'importe quel flocon de neige à la surface de la Terre - qui tombent du noyau externe en fusion et s'empilent sur le noyau interne, créant des piles jusqu'à 200 milles d'épaisseur qui couvrent le noyau interne.

L'image peut ressembler à un pays des merveilles d'hiver extraterrestre. Mais les scientifiques qui ont dirigé la recherche ont déclaré que cela s'apparentait à la façon dont les roches se forment à l'intérieur des volcans.

"Le noyau métallique de la Terre fonctionne comme une chambre magmatique que nous connaissons mieux dans la croûte, " dit Jung-Fu Lin, professeur à la Jackson School of Geosciences de l'Université du Texas à Austin et co-auteur de l'étude.

L'étude est disponible en ligne et sera publiée dans l'édition imprimée de la revue Terre solide JGR le 23 décembre.

Youjun Zhang, professeur associé à l'Université du Sichuan en Chine, dirigé l'étude. Les autres co-auteurs incluent Peter Nelson, étudiant diplômé de la Jackson School; et Nick Dygert, un professeur adjoint à l'Université du Tennessee qui a mené la recherche au cours d'une bourse postdoctorale à la Jackson School.

Le noyau de la Terre ne peut pas être échantillonné, les scientifiques l'étudient donc en enregistrant et en analysant les signaux des ondes sismiques (un type d'onde énergétique) lorsqu'elles traversent la Terre.

Cependant, les aberrations entre les données récentes sur les ondes sismiques et les valeurs attendues sur la base du modèle actuel du noyau terrestre ont soulevé des questions. Les vagues se déplacent plus lentement que prévu lorsqu'elles traversent la base du noyau externe, et ils se déplacent plus rapidement que prévu lorsqu'ils se déplacent dans l'hémisphère oriental du noyau interne supérieur.

L'étude propose le noyau enneigé de fer comme explication de ces aberrations. Le scientifique S.I. Braginkskii a proposé au début des années 1960 qu'une couche de boue existe entre le noyau interne et externe, mais les connaissances dominantes sur les conditions de chaleur et de pression dans l'environnement central ont infirmé cette théorie. Cependant, de nouvelles données d'expériences sur des matériaux semblables à des noyaux menées par Zhang et tirées de la littérature scientifique plus récente ont révélé que la cristallisation était possible et qu'environ 15 % du noyau externe le plus bas pouvait être constitué de cristaux à base de fer qui finiraient par tomber dans le noyau externe liquide et s'installer sur le noyau interne solide.

"C'est un peu bizarre de penser à ça, " Dygert a dit. "Vous avez des cristaux dans le noyau externe qui neigent sur le noyau interne sur une distance de plusieurs centaines de kilomètres."

Les chercheurs indiquent que le manteau neigeux accumulé est la cause des aberrations sismiques. La composition semblable à du lisier ralentit les ondes sismiques. La variation de la taille des amas de neige - plus mince dans l'hémisphère oriental et plus épais dans l'hémisphère occidental - explique le changement de vitesse.

"La limite du noyau interne n'est pas une surface simple et lisse, pouvant affecter la conduction thermique et les convections du coeur, " dit Zhang.

L'article compare l'enneigement des particules de fer avec un processus qui se produit à l'intérieur des chambres magmatiques plus proches de la surface de la Terre, ce qui implique des minéraux qui se cristallisent hors de la fonte et se fondent ensemble. Dans les chambres magmatiques, le compactage des minéraux crée ce qu'on appelle « la roche cumulée ». Au coeur de la Terre, le compactage du fer contribue à la croissance du noyau interne et au rétrécissement du noyau externe.

Et étant donné l'influence du noyau sur les phénomènes qui affectent la planète entière, de la génération de son champ magnétique au rayonnement de la chaleur qui entraîne le mouvement des plaques tectoniques, mieux comprendre sa composition et son comportement pourrait aider à comprendre le fonctionnement de ces processus plus vastes.

Bruce Buffet, professeur de géosciences à l'Université de Californie, Berkley qui étudie l'intérieur des planètes et qui n'a pas participé à l'étude, a déclaré que la recherche affronte des questions de longue date sur l'intérieur de la Terre et pourrait même aider à en révéler davantage sur la façon dont le noyau de la Terre est né.

"Lier les prédictions du modèle aux observations anormales nous permet de tirer des conclusions sur les compositions possibles du noyau liquide et peut-être de relier ces informations aux conditions qui prévalaient au moment de la formation de la planète, " a-t-il dit. " La condition de départ est un facteur important pour que la Terre devienne la planète que nous connaissons. "