Un changement se produit dans le noyau externe de la Terre, comme l’ont révélé les données des ondes sismiques

La plupart de nos connaissances sur ce qui se trouve au centre de notre planète proviennent de l’étude des ondes sismiques émises par les tremblements de terre. Une analyse minutieuse de ces ondes peut révéler la formation de roches et de minéraux sous la surface de la Terre.

Une nouvelle étude des ondes sismiques se propageant à partir de deux tremblements de terre différents – à des endroits similaires mais séparés de 20 ans – révèle des changements qui se produisent dans le noyau externe de la Terre, la couche tourbillonnante de fer liquide et de nickel entre le manteau (les roches en dessous). surface) et le noyau interne (la couche la plus profonde).

Le noyau externe et le fer à l’intérieur affectent directement le champ magnétique de notre planète, qui à son tour offre une protection contre les radiations spatiales et solaires qui rendraient la vie sur Terre impossible.

Cela rend la compréhension du noyau externe et de son évolution dans le temps vitale. Les données enregistrées à partir de quatre moniteurs d’ondes sismiques au cours des deux tremblements de terre ont montré que les ondes du dernier événement se déplaçaient environ une seconde plus vite lorsqu’elles traversaient la même région du noyau externe.

« Quelque chose a changé le long de la trajectoire de cette vague, elle peut donc aller plus vite maintenant », Le géologue Ying Zhuo dit, de Virginia Tech. « Les matériaux qui étaient là il y a 20 ans ne sont plus là. »

« C’est un nouveau matériau et il est plus léger. Ces éléments légers vont monter et changer la densité dans la zone dans laquelle ils se trouvent. »

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Les types d’ondes analysés ici sont des ondes SKS : elles traversent le manteau comme Ondes de cisaillement (S), puis dans le noyau externe comme ondes de compression (K), puis de l’autre côté et de nouveau à travers le manteau sous forme d’autres ondes de cisaillement (le deuxième S). Le moment de ce voyage peut être révélateur.

Pour les deux tremblements de terre, les deux se sont produits près des îles Kermadec dans le Pacifique Sud – le premier en mai 1997 et le second en septembre 2018, offrant aux chercheurs une occasion unique de voir comment le noyau terrestre a changé au fil du temps.

Comment les ondes sismiques traversent-elles le noyau externe ? (Ying Zhou)

La convection qui se produit dans le fer liquide dans le noyau externe de la Terre lorsqu’il se cristallise sur le noyau interne crée des courants électriques qui contrôlent le champ magnétique qui nous entoure. Cependant, la relation entre le noyau externe et le champ magnétique terrestre n’est pas entièrement comprise – une grande partie est basée sur une modélisation hypothétique.

« Si vous regardez le pôle nord magnétique, il se déplace actuellement à une vitesse d’environ 50 kilomètres [31 miles] Chaque année, » Chu dit. « Il s’éloigne du Canada vers la Sibérie. Le champ magnétique n’est pas le même tous les jours. Il change. »

« Parce que cela change, nous nous attendons également à ce que la convection dans le noyau externe change avec le temps, mais il n’y a aucune preuve directe. Nous n’avons jamais vu cela. »

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Cette nouvelle étude – et d’éventuelles études futures similaires – pourrait fournir des informations utiles sur la manière exacte dont le noyau externe et la convection évoluent. Bien que les changements mentionnés ici ne soient pas énormes, plus nous en savons, mieux c’est.

Dans ce cas, Zhou suggère que des éléments plus légers tels que l’hydrogène, le carbone et l’oxygène ont été libérés dans le noyau externe depuis 1997. Cela correspond à une densité inférieure d’environ 2-3% et à une vitesse d’écoulement convectif d’environ 40 kilomètres (25 miles ) par heure, selon l’article publié.

Il existe actuellement 152 stations du réseau sismologique mondial dans le monde, qui surveillent les ondes sismiques en temps réel. Bien que nous ne puissions pas contrôler l’emplacement ou le moment des tremblements de terre, nous pouvons nous assurer qu’autant de données que possible sont enregistrées à leur sujet.

« Nous sommes en mesure de le voir maintenant », Chu dit. « Si nous sommes capables de le voir à partir d’ondes sismiques, à l’avenir, nous pourrons mettre en place des stations sismiques et surveiller ce flux. »

La recherche a été publiée dans Nature Communications Terre et Environnement.

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