Au-delà du « gâteau multicouche » : une nouvelle vision des profondeurs
Nombreux sont ceux qui imaginent l’intérieur de la Terre comme une structure simple, composée de couches distinctes empilées les unes sur les autres, à l’image d’un gâteau à étages où chaque strate représenterait une plaque. Cependant, la réalité géologique est bien différente. Ces zones internes se révèlent être des environnements complexes, dynamiques et souvent pleins de surprises pour les scientifiques qui les étudient.
Jusqu’à présent, les sismologues s’appuyaient sur des types spécifiques d’ondes sismiques pour tenter de comprendre ce qui se passe dans le sous-sol terrestre. Mais aujourd’hui, une technique différente permet de dresser un tableau beaucoup plus détaillé de ces profondeurs inaccessibles. Cette nouvelle perspective a conduit les chercheurs à se demander s’il existe de la matière cachée dans des endroits que l’on croyait autrefois vides.
C’est dans ce contexte que des scientifiques ont découvert ce qu’ils qualifient de « mondes engloutis » sous l’océan Pacifique, nichés au cœur du manteau terrestre. Ces observations remettent en question nos certitudes sur la structure interne de notre planète.
Comprendre le manteau terrestre : les fondamentaux
Pour saisir l’ampleur de cette découverte, il est nécessaire de rappeler ce qu’est le manteau terrestre. Il s’agit d’une épaisse couche de roche située entre la croûte planétaire et son noyau. Cette zone s’étend sur environ 2 900 kilomètres (1 800 miles) de profondeur et constitue à elle seule environ 84 % du volume total de la Terre.
Le manteau est principalement composé de minéraux silicatés riches en fer et en magnésium. Bien qu’il soit majoritairement solide, il se comporte comme un fluide épais et à écoulement lent sur de longues périodes. C’est ce flux constant qui entraîne le mouvement des plaques tectoniques à la surface de la Terre, provoquant par la même occasion des tremblements de terre, des éruptions volcaniques et la dérive des continents.
La chaleur provenant du noyau terrestre génère des courants de convection au sein du manteau : la matière chaude monte, se refroidit près de la croûte, puis redescend, créant un cycle continu. Ce processus joue un rôle clé dans le façonnement de la surface de la planète.
Une technologie de pointe pour sonder l’invisible
Cette découverte majeure découle de l’utilisation d’une méthode haute résolution appelée « inversion de forme d’onde complète » (full-waveform inversion). Les scientifiques utilisent cette approche pour interpréter chaque type d’onde sismique produite par les tremblements de terre, au lieu de se concentrer sur un seul genre d’onde. Grâce à cela, ils peuvent construire un modèle beaucoup plus précis des structures internes de la Terre.
Pour comprendre la démarche des chercheurs, il faut se rappeler le fonctionnement des ondes sismiques. Lorsqu’un séisme frappe, il envoie des ondes rayonnant vers l’extérieur dans toutes les directions. Ces ondes rebondissent, se courbent et se décalent à mesure qu’elles traversent la planète. De la même manière que les médecins utilisent des techniques d’imagerie médicale, les géophysiciens mesurent le temps que ces ondes mettent pour atteindre diverses stations sismiques à travers le monde.
La vitesse de ces signaux révèle des détails sur la densité et la rigidité des roches. Au cours des années précédentes, les scientifiques s’appuyaient fortement sur des phases sismiques particulières. Mais en examinant l’ensemble des données d’ondes disponibles, de nouvelles formes et densités ont été identifiées dans le manteau inférieur de la Terre.
L’énigme des anomalies sous le Pacifique occidental
Après avoir appliqué cette méthode au manteau inférieur, les chercheurs ont observé des poches qui semblent être des fragments de plaques résiduels dans des zones sans histoire connue de subduction. Suite à leur analyse, ils ont été surpris par la fréquence à laquelle ces anomalies cachées semblaient apparaître. Ce travail a été mené par une équipe comprenant le doctorant Thomas Schouten de l’Institut géologique de l’ETH Zurich, en collaboration avec des experts du California Institute of Technology (Caltech).
L’une des plus grandes surprises se situait dans une zone sous le Pacifique occidental. Selon les chronologies actuelles de la tectonique des plaques, il n’y a aucune raison pour que de vieux fragments de plaques se trouvent à cet endroit. Aucune donnée géologique n’indique une subduction historique à proximité. Pourtant, les nouvelles images ont révélé de grandes dalles sous les océans et les intérieurs continentaux qui manquent d’un historique clair de collisions de plaques.
Thomas Schouten a déclaré à ce sujet : « Apparemment, de telles zones dans le manteau terrestre sont beaucoup plus répandues qu’on ne le pensait auparavant ». Leurs efforts combinés ont apporté de nouvelles perspectives qui remettent en question les hypothèses sur l’endroit où les anciens vestiges de plaques tectoniques pourraient résider dans la Terre.
Hypothèses sur la nature de ces « mondes engloutis »
L’absence de preuves de subduction indique que ces anomalies pourraient ne pas être des morceaux de plaques du tout, ou du moins pas de la manière dont les scientifiques l’imaginaient à l’origine. Les chercheurs font désormais face à des questions sur l’origine et la nature de ces structures. Certains avancent qu’il pourrait s’agir d’anciennes poches riches en silice laissées par le manteau primitif.
D’autres suggèrent qu’il pourrait s’agir d’accumulations riches en fer qui ont dérivé sur des milliards d’années. Thomas Schouten a expliqué que le nouveau modèle révèle des anomalies à travers tout l’intérieur de la Terre, mais les matériaux exacts ou les fragments de plaques responsables de ces motifs restent flous. Cette incertitude suggère une gamme de compositions plus diversifiée dans le manteau terrestre que ce qui était compris précédemment.
Cela signale une complication possible dans notre compréhension de la façon dont les plaques évoluent et où elles finissent. Au fil de centaines de millions d’années, les plaques se sont formées, déplacées et ont sombré dans l’intérieur de la Terre. Les chercheurs savent depuis longtemps que les dalles de plaques subduites se regroupent sous les régions où une plaque tectonique glisse sous une autre, mais la présence de ces nouvelles structures isolées reste un mystère.
Vers une réécriture de la tectonique des plaques ?
L’inversion de forme d’onde complète est un outil prometteur pour ces investigations, mais elle n’offre qu’une vue de la vitesse à laquelle les ondes se déplacent à travers la matière. Les chercheurs affirment avoir besoin de plus de raffinement pour démêler les différences chimiques et thermiques. Certains se tournent vers des ensembles de données supplémentaires, y compris les signaux électromagnétiques et les données issues d’expériences de physique minérale.
Combiner ces méthodes pourrait mettre en évidence si ces « amas » du manteau proviennent d’origines primordiales, de croûte océanique recyclée, ou de quelque chose d’entièrement différent. Si les scientifiques confirment que davantage de zones comme celles-ci existent dans les profondeurs de la Terre, ils devront peut-être ajuster de nombreuses théories sur la façon dont la chaleur se déplace à travers la planète. De telles zones cachées pourraient altérer les modèles de convection et la formation des panaches mantelliques.
L’histoire de la tectonique des plaques pourrait également voir des mises à jour, avec de nouveaux chapitres sur la façon dont les fragments de plaques errent et se transforment de manières non documentées auparavant. À l’avenir, des superordinateurs améliorés pourraient traiter des ensembles de données encore plus vastes pour produire des images plus claires. L’étude complète est publiée dans la revue Scientific Reports. Ces découvertes nous rappellent que la géoscience, comme toute science, n’est jamais figée.
Selon la source : earth.com
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Ce qui se cache sous l’océan Pacifique pourrait bouleverser notre vision de la Terre
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