Un groupe de recherche international avec le Dr Longjian Xie de l'Institut de recherche bavarois de géochimie expérimentale et de géophysique (BGI) de l'Université de Bayreuth a réussi pour la première fois à mesurer la viscosité que présentent les solides fondus dans les conditions de pression et de température trouvées dans le manteau terrestre inférieur. Les données obtenues soutiennent l'hypothèse qu'une couche de roche enrichie en bridgmanite s'est formée au début de l'histoire de la terre à une profondeur d'environ 1, 000 kilomètres—à la frontière du manteau supérieur. En outre, les données fournissent également des indications que le manteau inférieur contient de plus grands réservoirs de matériaux qui proviennent d'un océan de magma précoce et sont restés inchangés à ce jour. Les chercheurs ont présenté leurs résultats dans la revue scientifique Communication Nature .

Pour les mesures de viscosité, les scientifiques ont utilisé un élément chauffant qu'ils ont développé, à base d'un diamant dopé au bore et donc électriquement conducteur. Par exemple, ils ont pu examiner des échantillons de matériaux dans une presse multi-enclumes à des pressions allant jusqu'à 30 giga-pascals et à des températures de près de 3, 000 degrés Celsius, c'est-à-dire dans des conditions similaires à celles qui prévalent dans le manteau inférieur de la terre primitive. Les échantillons ont été sélectionnés pour une composition similaire aux principaux minéraux présents dans le manteau inférieur. À l'aide d'une caméra ultra-rapide (1000 images/seconde), les processus de fusion ayant lieu dans la presse multi-enclumes ont été observés, et la viscosité de la matière fondue a été mesurée.

Les données obtenues se sont avérées particulièrement révélatrices en ce qui concerne l'océan magmatique, à partir de laquelle le manteau terrestre s'est formé au cours de l'histoire de la terre. Sur la base de leurs mesures de viscosité, les chercheurs ont pu montrer que la cristallisation de l'océan magmatique était largement dépendante du niveau de pression. Il en a résulté une cristallisation dite fractionnée à une profondeur d'environ 1, 000 kilomètres. "Nos données de mesure soutiennent l'hypothèse qu'une couche rocheuse contenant une forte proportion de la bridgmanite minérale s'est formée à cette profondeur en raison des processus de cristallisation. Cette couche pourrait être responsable de la viscosité élevée observée à cette profondeur lors de précédentes enquêtes géophysiques, " explique le Dr Longjian Xie, chercheur post-doctoral au BGI et auteur principal de l'étude maintenant publiée. Les autres membres de l'équipe internationale d'auteurs travaillent au Japon, à l'Université d'Okayama et le synchrotron à électrons Spring-8, et en France à l'Université Clermont Auvergne et au synchrotron SOLEIL à Saint Aubin.