Les scientifiques de l'Université de Liverpool font partie d'un projet de recherche ambitieux visant à cartographier les conditions sous la surface de la Terre avec des détails sans précédent.

Combinant une technologie de pointe avec les dernières technologies de calcul haute performance, l'Université fait partie d'une équipe de neuf universités, dirigé par l'Université de Cardiff, qui vise à créer les toutes premières cartes 4-D du manteau terrestre, une énorme couche de roche en mouvement lent qui se trouve sous notre surface.

Cette circulation du rock a littéralement façonné le monde dans lequel nous vivons aujourd'hui, de nos îles et continents à nos chaînes de montagnes et dorsales océaniques, et détient donc le schéma directeur de l'évolution de notre planète.

L'équipe vise à créer des cartes informatisées de l'écoulement du manteau terrestre au cours du dernier milliard d'années, représentant la température, densité, et la vitesse du manteau sur cette période de temps, fournir un modèle 4-D complet.

Professeur de paléomagnétisme, Andy Biggin, qui dirige le Laboratoire de géomagnétisme de l'Université et le groupe de recherche Détermination de l'évolution de la Terre à partir du paléomagnétisme (DEEP), dirige l'implication de Liverpool dans le projet. Il a déclaré :« Il est extrêmement excitant que nous contribuions à ce projet ambitieux et hautement multidisciplinaire visant à produire les modèles dynamiques de circulation les plus réalistes au monde dans le manteau terrestre.

"Tout modèle de mouvement cohérent dans l'épaisse couche rocheuse de la Terre serait incomplet s'il ne tenait pas compte également de manière plausible des changements observés dans le champ magnétique de la planète généré dans le noyau sous-jacent. Le rôle de l'équipe DEEP de Liverpool sera de générer l'état- des enregistrements et des modèles paléomagnétiques de pointe pour fournir cette contrainte critique. »

Chercheur principal sur le projet, le professeur Huw Davies de l'Université de Cardiff, a déclaré :« Tout comme la découverte de l'ADN a ouvert notre compréhension de la biologie, cartographier le flux du manteau nous permettra de mieux comprendre comment la Terre a été façonnée au cours de son histoire. »

La théorie de la tectonique des plaques, la division de l'enveloppe extérieure de la Terre en plusieurs plaques glissantes, a révolutionné les sciences et nous a permis de vraiment comprendre le mouvement de la surface de la Terre.

Encore, la théorie de la tectonique des plaques ne nous parle pas des processus plus profonds de la Terre qui entraînent les mouvements des plaques, cela n'explique pas non plus certains des événements les plus dramatiques de l'histoire de la Terre, comme la rupture des plaques, l'effusion d'énormes volumes de lave et les événements d'extinction de masse.

Le manteau terrestre fonctionne comme un système de plomberie géant où la chaleur est transférée du noyau chaud à la surface, puis inversement, dans un grand cycle. Ce transfert de chaleur par flux ascendant et descendant, connu sous le nom d'upwelling et d'downwelling, est facilitée par les roches du manteau qui se déplacent à des vitesses extrêmement lentes, à peu près à la même vitesse qu'un ongle pousse.

Le processus d'upwelling, le mouvement de chaleur à partir du noyau, reste un mystère pour les scientifiques, en particulier sa corrélation avec le mouvement des plaques tectoniques, et sera l'objet principal de ce projet de recherche.

L'upwelling est également d'un grand intérêt pour les scientifiques car il existe des régions ou des « points chauds » à la surface de la Terre où il a historiquement entraîné l'effusion d'énormes quantités de lave, des cendres et des gaz dans l'atmosphère qui ont eu des effets dévastateurs sur la vie sur Terre.

Ces zones, connu sous le nom de grandes provinces ignées (LIPs), sont maintenant considérés comme des dépôts de roches ignées qui peuvent couvrir des milliers de kilomètres carrés et des centaines de mètres d'épaisseur.

Par exemple, les pièges du Deccan, un PLI qui couvrait une grande partie de l'Inde, était en partie responsable, avec un impact majeur de météorite au Mexique, pour la disparition des dinosaures, tandis qu'un autre LIP, les pièges sibériens, était responsable de la plus grande extinction de vie sur Terre jamais connue.

Dans le cadre de l'étude, l'équipe aura pour la première fois accès à un enregistrement du mouvement des plaques du dernier milliard d'années de l'histoire de la Terre. Ces données seront combinées avec l'imagerie sismique des tremblements de terre qui se sont produits dans le passé et qui se produisent actuellement, qui fournira des informations sur la vitesse à laquelle les ondes sismiques se déplacent à travers le manteau et agira donc un peu comme un scanner médical et fournira une «image» de l'intérieur.

Le professeur Davies a ajouté :« En combinant toutes ces informations, nous aurons une compréhension beaucoup plus claire du fonctionnement de notre planète. Les visualisations 4-D que le projet produira seront d'un grand intérêt pour une grande variété de domaines de recherche et d'industries, de l'exploration des ressources minérales à la compréhension de la façon dont les événements à grande échelle du passé ont façonné notre climat et donc étayent des prédictions plus solides du changement climatique futur."

Ce projet poursuit une étroite collaboration entre Liverpool et l'Université de Leeds pour expliquer les variations passées du comportement à long terme du champ magnétique terrestre, qui a été soutenue par le Leverhulme Trust et la NERC.

Le professeur Biggin gérera l'un des trois modules de travail du projet - Evolution of mantle flow - qui combine la topographie dynamique, géochimie, pétrologie et géomagnétisme pour fournir des contraintes temporelles sur les modèles générés.