Des montagnes et des plaines découvertes à 660 km sous la croûte terrestre

Une équipe de géologues a détecté une couche jusqu’alors inconnue au milieu du manteau terrestre, dont les caractéristiques sont très proches de celles de la surface de la planète.

Des montagnes et des plaines découvertes à 660 km sous la croûte terrestre Porta2

À l’école, on n’enseigne pas que la Terre est divisée en trois couches, à savoir la croûte, le manteau et le noyau, lui-même divisé en un noyau interne et un noyau externe.

Un schéma basique et précis, mais qui laisse néanmoins de côté d’autres couches plus subtiles que les scientifiques commencent aujourd’hui à identifier dans l’intérieur profond de notre planète.

Un bon exemple est l’étude publiée cette semaine dans Science, dans laquelle les géophysiciens Jessica Irving et Wenbo Wu de l’Université de Princeton, en collaboration avec Sidao Ni de l’Institut chinois de géodésie et de géophysique, ont pu utiliser les ondes sismiques d’un important tremblement de terre en Bolivie pour localiser, à une profondeur de 660 kilomètres, une nouvelle « couche » qui les a laissés sans voix : une chaîne de montagnes, très semblable à celles de la surface.

Afin d’observer ce qui se passe à une telle profondeur, les chercheurs ont utilisé les ondes les plus puissantes qui existent sur notre planète, les ondes sismiques qui génèrent les séismes massifs.

Pour cette étude particulière, les données clés proviennent des ondes capturées après qu’un tremblement de terre de magnitude 8,2, le deuxième plus puissant jamais enregistré, ait frappé la Bolivie en 1994. Des tremblements de terre de cette ampleur ne se produisent pas très souvent », déclare Irving, « et nous avons la chance de disposer de beaucoup plus de sismographes qu’il y a 20 ans.

Entre ces instruments et les ressources informatiques, la sismologie est un domaine totalement différent aujourd’hui de ce qu’il était il y a vingt ans.

Dans le cas présent, les chercheurs ont utilisé le cluster de superordinateurs Tiger de l’université de Princeton pour simuler le comportement complexe des ondes sismiques dispersées dans les profondeurs de la Terre.

La technologie appliquée pour cette analyse dépend presque entièrement d’une seule propriété des ondes : leur capacité à se courber et à rebondir.

Ainsi, tout comme les ondes lumineuses peuvent rebondir (se réfléchir) sur un miroir ou se courber (se réfracter) lorsqu’elles traversent un prisme, les ondes sismiques se déplacent en ligne droite à travers des roches homogènes, mais se réfléchissent ou se réfractent lorsqu’elles rencontrent une limite ou une rugosité.

Nous savons que presque tous les objets présentent une rugosité de surface et diffusent donc la lumière », explique Wenbo Wu, auteur principal de l’article.

Et c’est pourquoi nous pouvons voir ces objets : les ondes de diffusion portent des informations sur la rugosité avec laquelle elles ont interagi. Dans cette étude, nous examinons les ondes sismiques diffusées qui se déplacent à l’intérieur de la Terre pour étudier la rugosité de la frontière de 660 kilomètres.

Des montagnes et des plaines découvertes à 660 km sous la croûte terrestre Porta3

Les géologues ont été surpris par la « rugosité » de cette nouvelle couche, qui était encore plus prononcée que ce que nous pouvons voir dans la couche de surface (la croûte terrestre) sur laquelle nous vivons tous.

En d’autres termes », explique Wu, « à la frontière de 660 kilomètres, il existe une topographie plus forte que celle des Rocheuses ou des Appalaches.

Le modèle statistique développé par les scientifiques ne leur a pas permis de déterminer la hauteur précise de ces montagnes, mais dans leur article, ils affirment qu’elles pourraient être plus grandes et plus hautes que toutes les autres à la surface de la Terre.

De plus, la rugosité n’était pas uniformément répartie. Cela signifie que, tout comme la surface de la croûte terrestre comporte des fonds océaniques lisses et des montagnes massives, la frontière de 660 kilomètres comporte des zones surélevées et des surfaces planes.

À titre de comparaison, les chercheurs ont également examiné une couche située à 410 kilomètres de profondeur, au sommet de la « zone de transition » du milieu du manteau, mais n’ont rien trouvé de semblable.

En d’autres termes, l’équipe de Wu a découvert que les couches profondes de la Terre sont tout aussi complexes et variables que celles que nous observons à la surface.

Certaines preuves géochimiques et minéralogiques suggèrent que le manteau supérieur et le manteau inférieur sont chimiquement différents, soutenant l’idée que les deux sections ne se mélangent pas thermiquement ou physiquement.

D’autres, en revanche, suggèrent que de telles différences n’existent pas et que l’ensemble du manteau est homogène, sans parties distinctes ou séparées. Nos résultats », dit Wu, « fournissent des données concrètes sur cette question.

En effet, les données suggèrent que les partisans de ces deux idées opposées pourraient avoir partiellement raison.

Ainsi, les zones « plus lisses » de la frontière de 660 kilomètres pourraient être dues à un mélange plus complet, tandis que les zones montagneuses et escarpées pourraient s’être formées là où les manteaux supérieur et inférieur ne se mélangent pas aussi bien.

Mais qu’est-ce qui pourrait causer des différences chimiques aussi importantes dans le manteau ? La réponse la plus plausible est que ces différences proviennent de l’introduction de roches ayant appartenu à la croûte, qui reposent désormais tranquillement dans les profondeurs de la Terre.

Les scientifiques s’interrogent depuis longtemps sur le sort des dalles du plancher océanique qui sont poussées dans le manteau au niveau des zones de subduction, ce qui se produit dans tout l’océan Pacifique et dans d’autres régions du monde.

Wu et Irving suggèrent que les restes de ces dalles pourraient maintenant se trouver juste au-dessus, ou juste en dessous, de la limite de 660 kilomètres.

« La sismologie devient plus passionnante lorsqu’elle nous permet de mieux comprendre l’intérieur de notre planète, à la fois dans l’espace et dans le temps », conclut Irving.

» 12 signes qui montrent que quelque chose d'énorme est en train de se produire sous la croute terrestre américaine
» Découvertes en vidéos de Louxor et la vallée du Nil
» les découvertes impossibles
» L'étrange neige des montagnes de Pluton
» Les extra-terrestre et nos gaz à effet de serre