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Un nouveau voyage au Centre de la Terre

 
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Jackie
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PostPosted: 30/07/2005 13:06:44
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Un nouveau voyage au Centre de la Terre
Posté par Michel le Jeudi 28 Juillet 2005

Récemment, des sismologues ont observé que la vitesse et la direction des ondes sismiques dans le manteau profond de la Terre, entre 600 et 3000 kilomètres sous la surface, variaient énormément. “Je pense que nous avons découvert pourquoi les ondes sismiques ont des comportements aberrants” fait observer Jung-Fu Lin, auteur de l'étude parue dans l'édition de Nature du 21 juillet. “Avant cette recherche, les scientifiques minimisaient les effets du fer sur les matériaux du manteau. C'est le métal de transition le plus abondant de la planète et nos résultats ne sont pas ceux que les scientifiques attendaient”, poursuit-il. “Nous allons devoir reconsidérer ce que nous pensions à propos de cette région cachée. Elle est beaucoup plus complexe que nous l'avions imaginé”.


Pression et température augmentent avec la profondeur.
Les expériences des chercheurs de Carnegie sur le magnesiowüstite
tentent de reproduire les pressions du manteau profond


Les énormes pressions dans le manteau interne compriment tant des atomes et des électrons qu'ils interagissent différemment que sous les conditions normales, forçant même des électrons à s'apparier sur leurs orbites. En théorie, le comportement des ondes sismiques à ces profondeurs peut résulter de l'effet d'étau exercé par la pression sur le spin des électrons. L'équipe de Lin a effectué des expériences à ultra haute pression sur l'oxyde le plus abondant dans le manteau, le "magnesiowüstite" (Mg,Fe)O, et a constaté que la modification des états de spin des électrons de fer affectaient grandement les propriétés élastiques de cet oxyde. Cette découverte peut expliquer les anomalies complexes des ondes sismiques observées dans le manteau le plus profond.

Pour Viktor Struzhkin, co-auteur de l'étude, “c'est la première fois qu'il est démontré expérimentalement que l'élasticité du magnesiowüstite change de manière significative sous les pressions du manteau interne. Ces pressions s'étendent de 500.000 à 1 million de fois la pression au niveau de la mer. Le magnesiowüstite, contenant 20% d'oxyde de fer et 80% d'oxyde de magnésium, occupe approximativement 20% du volume du manteau interne. Nous avons constaté que soumis à des pressions entre 530.000 et 660.000 atmosphères, le spin des électrons du fer passe d'un état up (découplé) à un état down (apparié). Tout en surveillant le spin du fer, nous avons également mesuré le taux de variation en volume (densité) du magnesiowüstite lors de la transition électronique. Cette information nous a permis de déterminer comment les vitesses sismiques pouvaient varier lors de cette transition”.

“Étonnamment, les ondes sismiques voyagent environ 15% plus rapidement une fois que la transition a lieu”, continue Steven Jacobsen, également co-auteur de l'article. “Le saut de vitesse mesuré lors de cette transition pourrait donc être discernable sismiquement dans le manteau profond”. Les expériences ont été effectuées à l'intérieur d'un module de pression à enclume de diamant en utilisant une source intense de rayons X au laboratoire national d'Argonne près de Chicago.

“Cette région mystérieuse du manteau profond ne peut être analysée directement. Ainsi nous devons compter sur l'expérimentation et sur la théorie. Comme ce qui se produit à l'intérieur de la Terre affecte la dynamique de la planète entière, il est important de découvrir ce qui cause le comportement peu commun des ondes sismiques de cette région,” termine Lin. “Jusqu'ici, les scientifiques avaient analysés le cœur de la Terre en considérant uniquement les oxydes et les silicates purs. Nos résultats précisent simplement que le fer, le métal de transition le plus abondant de la planète, provoque des phénomènes très complexes dans cette région profonde. Nous attendons avec intérêt nos prochaines expériences pour voir si nous pouvons encore affiner notre compréhension de ce qui se passe là dessous”, conclut-il.

Source: Carnegie Institution of Washington
Illustration: S. Jacobsen, M. Wysession, et G. Caras


http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=1597


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