Les cristaux de magnésiowustite perdent la capacité de transmission infrarouge lorsqu'ils sont écrasés. Cliquez pour agrandir
Des chercheurs du laboratoire géophysique de la Carnegie Institution ont découvert que certains minéraux arrêtent de conduire la lumière infrarouge lorsqu'ils se rapprochent du noyau terrestre. Même s'ils transmettent parfaitement la lumière infrarouge à la surface, ils l'absorbent en réalité lorsqu'ils sont écrasés par les pressions intenses près du noyau terrestre. Cette découverte aidera les scientifiques à mieux comprendre le flux de chaleur à l’intérieur de la Terre, ainsi qu’à développer de nouveaux modèles de formation et d’évolution planétaires.
Selon une nouvelle étude du laboratoire de géophysique de la Carnegie Institution, les minéraux broyés par une pression intense près du noyau terrestre perdent une grande partie de leur capacité à conduire la lumière infrarouge. Étant donné que la lumière infrarouge contribue au flux de chaleur, le résultat remet en question certaines notions de longue date sur le transfert de chaleur dans le manteau inférieur, la couche de roche en fusion qui entoure le noyau solide de la Terre. Les travaux pourraient aider à l'étude des panaches du manteau, de grandes colonnes de magma à remontée d'eau chaude censées produire des éléments tels que les îles Hawaï et l'Islande.
Les cristaux de magnésiowustite, un minéral commun dans la Terre profonde, peuvent transmettre la lumière infrarouge à des pressions atmosphériques normales. Mais lorsqu'ils sont écrasés à plus d'un demi-million de fois la pression au niveau de la mer, ces cristaux absorbent plutôt la lumière infrarouge, ce qui entrave le flux de chaleur. La recherche paraîtra dans le numéro du 26 mai 2006 de la revue Science.
Les membres du personnel de Carnegie Alexander Goncharov et Viktor Struzhkin, avec le boursier postdoctoral Steven Jacobsen, ont pressé des cristaux de magnésiowustite à l'aide d'une cellule enclume en diamant, une chambre liée par deux diamants extra durs capables de générer une pression incroyable. Ils ont ensuite projeté une lumière intense à travers les cristaux et mesuré les longueurs d'onde de la lumière qui l'ont traversée. À leur grande surprise, les cristaux comprimés ont absorbé une grande partie de la lumière dans le domaine infrarouge, ce qui suggère que la magnésiowustite est un mauvais conducteur de chaleur à des pressions élevées.
"Le flux de chaleur dans l'intérieur profond de la Terre joue un rôle important dans la dynamique, la structure et l'évolution de la planète", a déclaré Goncharov. Il existe trois principaux mécanismes par lesquels la chaleur est susceptible de circuler dans la Terre profonde: la conduction, le transfert de chaleur d'un matériau ou d'une zone à une autre; rayonnement, le flux d'énergie via la lumière infrarouge; et la convection, le mouvement du matériau chaud. "La quantité relative de flux de chaleur de ces trois mécanismes fait actuellement l'objet d'un débat intense", a ajouté Goncharov.
La magnésiowustite est le deuxième minéral le plus commun dans le manteau inférieur. Puisqu'il ne transmet pas bien la chaleur à des pressions élevées, le minéral pourrait en fait former des plaques isolantes autour d'une grande partie du noyau terrestre. Si tel est le cas, le rayonnement pourrait ne pas contribuer au flux de chaleur global dans ces zones, et la conduction et la convection pourraient jouer un rôle plus important dans l'évacuation de la chaleur du cœur.
"Il est encore trop tôt pour dire exactement comment cette découverte affectera la géophysique des terres profondes", a déclaré Goncharov. "Mais une grande partie de ce que nous supposons de la Terre profonde repose sur nos modèles de transfert de chaleur, et cette étude remet beaucoup en question."
Source d'origine: établissement Carnegie
