De nouvelles découvertes géologiques sur la composition du manteau terrestre aident les scientifiques à mieux comprendre la stabilité climatique à long terme et même comment les ondes sismiques se déplacent à travers les couches de la planète.

La recherche menée par une équipe comprenant des scientifiques de la Case Western Reserve University s'est concentrée sur le « cycle profond du carbone, " partie du cycle global par lequel le carbone se déplace à travers les différents systèmes de la Terre.

En termes plus simples, le cycle profond du carbone comporte deux étapes :

1. Carbone superficiel, principalement sous forme de carbonates, est introduit dans le manteau profond par subduction des plaques océaniques au niveau des fosses océaniques.
2. Ce carbone est ensuite renvoyé dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone (CO 2 ) par les processus de fusion du manteau et de dégazage du magma au niveau des volcans

Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que des morceaux partiellement fondus de ce carbone sont largement répartis dans le manteau solide de la Terre.

Ce qu'ils n'ont pas entièrement compris, c'est jusqu'où ils pourraient se trouver dans le manteau, ou comment le mouvement géologiquement lent de la matière contribue au cycle du carbone en surface, ce qui est nécessaire à la vie elle-même.

Lien profond entre le carbone et le changement climatique

"Le cycle du carbone entre la surface et l'intérieur profond est essentiel pour maintenir le climat de la Terre dans la zone habitable à long terme, c'est-à-dire des centaines de millions d'années, " dit James Van Orman, professeur de géochimie et de physique minérale au College of Arts and Sciences de Case Western Reserve et auteur de l'étude, récemment publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

"À l'heure actuelle, nous avons une bonne connaissance des réservoirs superficiels de carbone, mais en savent beaucoup moins sur le stockage du carbone dans l'intérieur profond, ce qui est également essentiel à son cyclisme."

Van Orman a déclaré que cette nouvelle recherche a montré - sur la base de mesures expérimentales des propriétés acoustiques des fontes de carbonate, et la comparaison de ces résultats aux données sismologiques - qu'une petite fraction (moins d'un dixième de 1%) de la fonte des carbonates est susceptible d'être présente dans tout le manteau à des profondeurs d'environ 180-330 km.

« Sur la base de cette déduction, nous pouvons maintenant estimer la concentration de carbone dans le manteau supérieur profond et en déduire que ce réservoir contient une grande masse de carbone, plus que 10, 000 fois la masse de carbone dans l'atmosphère terrestre, ", a déclaré Van Orman.

C'est important, Van Orman a dit, parce que les changements progressifs de la quantité de carbone stocké dans ce grand réservoir, en raison des échanges avec l'atmosphère, pourrait avoir un effet correspondant sur le CO 2 dans l'atmosphère et, par conséquent, sur le changement climatique à long terme.

Le premier auteur de l'article est Man Xu, qui a fait une grande partie du travail en tant que doctorant. étudiant à Case Western Reserve et est maintenant chercheur postdoctoral à l'Université de Chicago.

Les autres participants au projet provenaient de la Florida State University, l'Université de Chicago et l'Université des sciences et technologies du Sud (SUSTech) à Shenzhen, Chine.

Expliquer les différences de vitesse des ondes sismiques

La recherche apporte également un éclairage sur la sismologie, en particulier la recherche de la terre profonde.

Une façon pour les géologues de mieux comprendre l'intérieur profond est de mesurer comment les ondes sismiques générées par les tremblements de terre (ondes de compression rapides et ondes de cisaillement plus lentes) se déplacent à travers les couches de la Terre.

Les scientifiques se demandent depuis longtemps pourquoi la différence de vitesse entre les deux types d'ondes sismiques, les ondes P et les ondes S, culminait à des profondeurs d'environ 180 à 330 kilomètres dans la Terre.

Les fontes riches en carbone semblent répondre à cette question :de petites quantités de ces fontes pourraient être dispersées dans le manteau supérieur profond et expliqueraient le changement de vitesse, car les vagues se déplacent différemment à travers les fontes.