En créant des conditions semblables au centre de la Terre à l'intérieur d'une chambre de laboratoire, les chercheurs ont amélioré l'estimation de l'âge du noyau interne solide de notre planète, le mettant à 1 milliard à 1,3 milliard d'années.

Les résultats placent le noyau à l'extrémité la plus jeune d'un spectre d'âge qui va généralement d'environ 1,3 milliard à 4,5 milliards d'années, mais ils le rendent également un peu plus ancien qu'une estimation récente de seulement 565 millions d'années.

Quoi de plus, les expériences et les théories qui les accompagnent aident à déterminer l'ampleur de la façon dont le noyau conduit la chaleur, et les sources d'énergie qui alimentent la géodynamo de la planète - le mécanisme qui soutient le champ magnétique de la Terre, qui maintient les boussoles pointées vers le nord et aide à protéger la vie des rayons cosmiques nocifs.

"Les gens sont vraiment curieux et enthousiastes à l'idée de connaître l'origine de la géodynamo, la force du champ magnétique, car ils contribuent tous à l'habitabilité d'une planète, " dit Jung-Fu Lin, un professeur à l'Université du Texas à la Jackson School of Geosciences d'Austin qui a dirigé la recherche.

Les résultats ont été publiés le 13 août dans la revue Lettres d'examen physique .

Le noyau de la Terre est composé principalement de fer, le noyau interne étant solide et le noyau externe étant liquide. L'efficacité du fer dans le transfert de chaleur par conduction - connue sous le nom de conductivité thermique - est essentielle pour déterminer un certain nombre d'autres attributs concernant le noyau, y compris lorsque le noyau interne s'est formé.

Au cours des années, les estimations de l'âge du noyau et de la conductivité sont passées de très anciennes et relativement faibles, à très jeune et relativement élevé. Mais ces estimations plus récentes ont également créé un paradoxe, où le noyau aurait dû atteindre des températures irréalistes pour maintenir la géodynamo pendant des milliards d'années avant la formation du noyau interne.

La nouvelle recherche résout ce paradoxe en trouvant une solution qui maintient la température du cœur dans des paramètres réalistes. Trouver cette solution dépendait de la mesure directe de la conductivité du fer dans des conditions semblables à celles du noyau, où la pression est supérieure à 1 million d'atmosphères et les températures peuvent rivaliser avec celles trouvées à la surface du soleil.

Les chercheurs ont atteint ces conditions en pressant des échantillons de fer chauffés au laser entre deux enclumes de diamant. Ce n'était pas un exploit facile. Il a fallu deux ans pour obtenir des résultats convenables.

"Nous avons rencontré de nombreux problèmes et échoué plusieurs fois, qui nous a frustrés, et nous avons failli abandonner, " a déclaré le co-auteur de l'article Youjun Zhang, professeur agrégé à l'Université du Sichuan en Chine. "Avec les commentaires constructifs et les encouragements du professeur Jung-Fu Lin, nous avons finalement réussi après plusieurs essais."

La conductivité nouvellement mesurée est de 30 à 50 % inférieure à la conductivité de la jeune carotte estimée, et cela suggère que la géodynamo a été maintenue par deux sources d'énergie et mécanismes différents :la convection thermique et la convection compositionnelle. Au début, la géodynamo était maintenue par la seule convection thermique. Maintenant, chaque mécanisme joue à peu près un rôle tout aussi important.

Lin a déclaré qu'avec ces informations améliorées sur la conductivité et le transfert de chaleur au fil du temps, les chercheurs pourraient faire une estimation plus précise de l'âge du noyau interne.

"Une fois que vous savez réellement quelle quantité de ce flux de chaleur du noyau externe au manteau inférieur, vous pouvez en fait penser à quand la Terre s'est-elle suffisamment refroidie au point que le noyau interne commence à se cristalliser, " il a dit.

Cet âge révisé du noyau interne pourrait être en corrélation avec une augmentation de la force du champ magnétique terrestre, telle qu'enregistrée par la disposition des matériaux magnétiques dans les roches qui se sont formées à cette époque. Ensemble, les preuves suggèrent que la formation du noyau interne était une partie essentielle de la création des champs magnétiques robustes d'aujourd'hui.