Salut
La graine, partie solide du noyau de la Terre, présente une asymétrie de ses propriétés sismiques entre deux hémisphères Est et Ouest. Des chercheurs du Laboratoire "Dynamique Terrestre et Planétaire" (INSU-CNRS, OMP) à Toulouse et du CEREGE (INEE-INSU-CNRS) à Aix-Marseille proposent, dans une publication à Science, un modèle original. Le mode de croissance dissymétrique de la graine impliquerait une translation d'Ouest en Est entraînée par une cristallisation du fer sur l'hémisphère Ouest et sa fusion sur l'hémisphère Est. Ce mouvement de translation, entretenu par le refroidissement séculaire de la Terre, génère une distribution asymétrique de la taille des grains de fer qui grossissent au cours de leur transit. Ce modèle s'appuie sur de nouvelles données sismologiques et sur le calcul de la vitesse et de l'atténuation des ondes sismiques se propageant dans des agrégats de fer.
a graine est la structure la plus profonde de la Terre. Cette sphère de 1220 km de rayon est constituée d'un alliage solide de fer et de nickel, qui au cours du refroidissement de la Terre cristallise et grossit au dépend du noyau liquide qui l'entoure. Inaccessible, la graine reste énigmatique à bien des points de vue. Une de ses propriétés les plus étranges est l'asymétrie qu'elle présente entre ses faces Ouest et Est. En effet, les ondes sismiques qui traversent les 100 premiers kilomètres sont plus lentes et moins atténuées en parcourant l'hémisphère Ouest centré sur l'Amérique qu'en parcourant l'hémisphère Est centré sur l'Indonésie.
L'étude présentée ici, montre à partir de nouveaux enregistrements sismologiques que cette anomalie hémisphérique s'organise autour d'un axe de symétrie traversant la Terre dans le plan équatorial. La vitesse et l'atténuation* des ondes sismiques sont minimales sous une région localisée à l'aplomb de Quito en Équateur, elles augmentent progressivement pour atteindre des valeurs maximales aux antipodes, sous Padang en Indonésie. Quelle peut être la cause physique de ces variations ?
Dans la graine, les ondes sismiques sont atténuées par des obstacles qui renvoient une partie de leur énergie en dehors de la direction moyenne de propagation. Ces obstacles sont les grains de fer eux mêmes ! En effet, dans la graine superficielle, les grains de fer très anisotropes sont orientés dans toutes les directions. Lorsque que l'onde sismique passe d'un grain à un autre, elle est affectée par d'importantes variations de propriétés élastiques et l'énergie sismique est alors fortement diffusée. On parle de diffusion multiple. Ainsi l'anisotropie ouest-est de la graine, peut-elle être interprétée en terme de propriété des grains de fer, et en particulier de leur taille.
À partir d'un modèle de diffusion multiple, l'équipe a pu calculer la taille de ces grains de fer : environ 500 m dans l'hémisphère Ouest et 5 à 10 km dans l'hémisphère Est. Cette taille de grains peut sembler élevée, mais elle reste compatible avec les modèles classiques de croissance cristalline décrits en métallurgie. La croissance des grains étant directement reliée au temps écoulé pour les former, les observations sismiques suggèrent donc que les grains sont plus jeunes à l'Ouest qu'à l'Est.
Pour expliquer cette particularité, les auteurs proposent un modèle où les grains qui constituent la graine migrent en permanence d'Ouest en Est. Cristallisés à l'Ouest à partir du noyau liquide, ils traversent la graine vieillissant et grossissant à la fois, jusqu'à atteindre le bord opposé et fondre en franchissant la limite avec le noyau liquide.
Le moteur de ce processus est le refroidissement du noyau, lié au refroidissement de la Terre elle-même. On estime que le noyau liquide, brassé par des courants de convection très vigoureux, se maintient dans des conditions telles que toute baisse de sa température en surface (c'est-à-dire au contact du manteau) se répercute à sa base, à la surface de la graine où des grains de fer peuvent cristalliser. Dans la partie solide, l'évacuation de chaleur par la seule conduction est moins efficace et peut laisser l'intérieur de la graine suffisamment chaud pour que celle-ci soit gravitationnellement instable. Les conditions de cette instabilité sont favorisées par un taux de refroidissement séculaire important, correspondant à une graine relativement jeune, âgée de seulement 1 à 2 milliards d'années. Si la graine se trouve dans cet état, la moindre dissymétrie de cristallisation à sa surface engendrera un déplacement de son centre de masse vers le coté le plus dense, c'est-à-dire celui qui cristallise davantage. En fait, comme la position d'équilibre du centre de masse de la graine coïncide avec celui de la Terre, c'est toute la graine qui se translate, plaçant la face du côté dense et celle qui lui est opposée dans des conditions thermodynamiques telles que la première cristallise et la seconde fond. Ainsi, la dissymétrie de cristallisation et le mouvement se trouvent amplifiés.
Il s'agit là d'un mode de convection très particulier, car il se produit sans déformation. Selon ce modèle, le déplacement est une simple translation . La graine grossit sur une face et fond de l'autre et c'est le processus de cristallisation-fusion qui contrôle la vitesse de la translation. Les auteurs ont pu évaluer qu'il était au moins trois fois supérieur au taux moyen de cristallisation de la graine, soit supérieur à 1,5 mm/an.
La principale conséquence de ce processus est que le fer dans la graine est perpétuellement renouvelé. Non seulement son âge n'est pas partout le même (il est plus jeune à l'Ouest), mais il est souvent plus jeune que la graine elle-même.
http://www.insu.cnrs.fr/a3507,croissance-tres-singuliere-graine-noyau-terre.html
Mar 1 Juin - 9:22