Une nouvelle analyse des entrailles de la Terre suggère de la présence d’un noyau interne dans le noyau interne… une boule de fer dense au centre même de notre planète. Cela pourrait révéler des détails jusqu’alors inconnus sur sa formation et son évolution, suggérant un événement planétaire important au début de l’histoire de la Terre.

Sa structure interne est constituée d’une série de couches concentriques, de la croûte au noyau. Au centre, avec un rayon d’environ 1 227 kilomètres, se trouve le noyau interne, la partie la plus dense de notre planète, une boule solide composée principalement de fer et de nickel, qui représente moins de 1 % du volume de la Terre. Ce noyau interne est comme une capsule temporelle de l’histoire de la Terre.

À mesure que le noyau interne se développe, le processus de solidification libère de la chaleur et de la lumière qui alimentent la convection dans le noyau liquide externe, le moteur qui alimente la dynamo qui convertit l’énergie cinétique en énergie magnétique et maintient le champ magnétique terrestre. On pense que ce dernier empêche les radiations nocives d’entrer et l’atmosphère de sortir, permettant ainsi à la vie de se développer.

Des changements dans le noyau interne pourraient donc déclencher des changements dans la dynamo, qui pourraient à leur tour avoir des implications sur l’habitabilité de la Terre au fil du temps.

Mais étudier le noyau interne n’est pas facile. Nous ne pouvons pas simplement descendre et forer à l’intérieur, nous devons plutôt nous fier aux ondes sismiques qui rebondissent à l’intérieur de la planète et changent lorsqu’elles rencontrent des volumes de densité variable.

Il y a plus de 20 ans, des scientifiques ont identifié la présence d’un autre noyau, encore plus interne, à l’intérieur du noyau interne. Ils l’ont appelé le noyau interne le plus profond (innermost inner core), et d’autres études ont confirmé son existence, mais il est resté difficile d’en apprendre davantage à son sujet, en partie parce qu’il est masqué par de nombreuses autres couches, et en partie parce qu’il peut être difficile de placer des stations sismiques aux bons endroits.

Cependant, le nombre de stations de surveillance sismique à travers le monde continue de croître, enregistrant constamment les imperceptibles frémissements de la planète sous nos pieds. Et maintenant, les sismologues Thanh-Son Phạm et Hrvoje Tkalčić de l’Université nationale australienne (ANU) ont trouvé un moyen de tirer de ces enregistrements des données sur le noyau interne le plus profond.

Selon les chercheurs dans leur étude :

Cette étude utilise le réseau mondial de sismographes en constante évolution pour produire des piles mondiales pour certains événements sismiques significatifs de manière individuelle. Cette étude rapporte une classe d’observations sismologiques jusqu’alors non observée et non utilisée d’ondes réverbérantes à travers la masse de la Terre le long de son diamètre jusqu’à cinq fois … A notre connaissance, les réverbérations de plus de deux passages ne sont jusqu’à présent pas rapportées dans la littérature sismologique.

Lorsqu’un énorme tremblement de terre se produit, il génère des ondes qui se propagent à travers la planète, traversant et rebondissant sur les structures qui s’y trouvent. C’est ainsi que les scientifiques ont obtenu une carte aussi détaillée de ce qui se trouve à l’intérieur de la Terre.

Mais lorsque les ondes sismiques touchent une limite, l’onde qui rebondit (une réverbération, comme un « écho » de séisme) est beaucoup plus faible. Auparavant, les scientifiques n’étaient pas été informés de plus de deux passages d’un événement sismique à travers la planète.

En combinant les données, en ajoutant une collection de signaux sismiques pour former une seule trace, Phạm et Tkalčić ont pu amplifier le signal de plusieurs événements sismiques majeurs, battant ainsi ce record. Pour la première fois, ils ont identifié des réverbérations sismiques triples, quadruples et quintuples, qui ont à leur tour permis de sonder le noyau interne plus précisément qu’auparavant.

Les trajectoires des rayons de réverbérations quintuples le long du diamètre de la Terre. (Drew Whitehouse/ Vizlab de la National Computational Infrastructure/ Australian National University)

Les différences de temps de propagation des paires d’ondes ont permis de déduire la présence d’un noyau interne dont la largeur ne dépasse pas 650 kilomètres et qui est constitué de fer dense. Cette structure pourrait être le résultat d’un changement fondamental dans la croissance du noyau interne à un moment donné dans le passé de la Terre.

Selon Phạm et Tkalčić, ces recherches signifient que nous disposons désormais de preuves suffisantes de l’existence du noyau interne le plus profond, et que les futurs efforts devraient se concentrer sur sa caractérisation, sur le noyau interne “externe” et sur la frontière entre les deux. Cela démontre également que les réponses que nous recherchons attendent peut-être déjà dans les données que quelqu’un les découvre.

Selon les chercheurs :

Les résultats rapportés ici sont une conséquence de l’augmentation sans précédent du volume de données numériques de forme d’onde et, espérons-le, inspireront un examen plus approfondi des enregistrements sismiques existants pour révéler des signaux cachés qui éclairent l’intérieur profond de la Terre.

L’étude publiée dans Nature Communications : Up-to-fivefold reverberating waves through the Earth’s center and distinctly anisotropic innermost inner core et présentée sur le site de l’Université nationale australienne : Earth’s fifth ‘layer’ is a solid metallic ball in its innermost region.

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