Comment la composition chimique du noyau de notre planète a-t-elle façonné son histoire géologique et son habitabilité ?

La vie telle que nous la connaissons ne pourrait exister sans le champ magnétique terrestre et sa capacité à dévier les particules ionisantes dangereuses du vent solaire et des rayons cosmiques plus lointains. Il est généré en continu par le mouvement du fer liquide dans le noyau externe de la Terre, un phénomène appelé la géodynamo.

Malgré son importance fondamentale, de nombreuses questions restent sans réponse sur l'origine de la géodynamo et les sources d'énergie qui l'ont soutenue au cours des millénaires.

Nouveaux travaux d'une équipe internationale de chercheurs, y compris les scientifiques actuels et anciens de Carnegie Alexander Goncharov, Nicolas Holtgrewe, Sergueï Lobanov, et Irina Chuvashova examine comment la présence d'éléments plus légers dans le noyau à prédominance de fer pourrait affecter la genèse et la durabilité de la géodynamo. Leurs conclusions sont publiées par Communication Nature .

Notre planète s'est accumulée à partir du disque de poussière et de gaz qui entourait notre Soleil dans sa jeunesse. Finalement, le matériau le plus dense a coulé vers l'intérieur de la planète en formation, créer les couches qui existent aujourd'hui - noyau, manteau, et croûte. Même si, le noyau est majoritairement en fer, les données sismiques indiquent que certains éléments plus légers comme l'oxygène, silicium, soufre, carbone, et l'hydrogène, y ont été dissous au cours du processus de différenciation.

Heures supplémentaires, le noyau interne s'est cristallisé et n'a cessé de se refroidir depuis lors. A lui seul, La chaleur sortant du noyau et entrant dans le manteau pourrait-elle entraîner la géodynamo ? Ou cette convection thermique a-t-elle besoin d'un coup de pouce supplémentaire de la flottabilité des éléments légers, pas seulement de la chaleur, sortir d'un noyau interne en condensation?

Comprendre les spécificités de la composition chimique du noyau peut aider à répondre à cette question.

Les silicates sont prédominants dans le manteau, et après l'oxygène et le fer, le silicium est le troisième élément le plus abondant de la Terre, c'est donc une option probable pour l'un des principaux éléments plus légers qui pourraient être alliés au fer dans le noyau. Dirigé par Wen-Pin Hsieh de l'Academia Sinica et de l'Université nationale de Taiwan, les chercheurs ont utilisé un mimétisme en laboratoire des conditions de la Terre profonde pour simuler comment la présence de silicium affecterait la transmission de la chaleur du noyau de fer de la planète vers le manteau.

"Moins le matériau du noyau est thermiquement conducteur, plus le seuil nécessaire pour générer la géodynamo est bas, " expliqua Gontcharov. " Avec un seuil suffisamment bas, le flux de chaleur hors du noyau pourrait être entièrement entraîné par la convection thermique, sans avoir besoin de mouvement supplémentaire de matériel pour le faire fonctionner.

L'équipe a découvert qu'une concentration d'environ 8% en poids de silicium dans leur noyau interne simulé, la géodynamo aurait pu fonctionner sur la seule transmission de chaleur pendant toute l'histoire de la planète.

Avoir hâte de, ils veulent étendre leurs efforts pour comprendre comment la présence d'oxygène, soufre, et le carbone dans le noyau influencerait ce processus de convection.