Du nouveau sur l'énigme de la densité du noyau de la Terre

La formation de la Terre n'a pas livré tous ses secrets, en particulier sur la différenciation qui a conduit à la formation de son noyau ferreux. En utilisant la mécanique quantique, on vient de préciser la composition de ce noyau. Il pourrait être le plus grand réservoir en carbone de la Terre.

Le noyau de la Terre est fascinant à plus d’un titre pour un géophysicien, un géochimiste ou un spécialiste de la matière condensée. Il a été découvert en 1906 grâce aux progrès de la sismologie du début du XXe siècle, par Richard Dixon Oldham. La Danoise Inge Lehman précisera sa structure une première fois en 1936, en démontrant qu’à l’intérieur du noyau (que l’on pensait alors liquide et dont le diamètre est de 7.000 km) se trouve aussi une zone sphérique solide de 1.400 km de diamètre. Cette partie s’appelle la graine.

Les températures qui règnent dans le noyau sont particulièrement élevées et l’on pense même qu’elles peuvent atteindre celle de la surface du Soleil, c'est-à-dire 6.000 kelvins (K). La partie fluide est parcourue par des mouvements turbulents et des courants électriques. C’est d’ailleurs à ce niveau qu’est généré le champ magnétique terrestre, avec le fameux effet de dynamo autoexcitée récemment reproduit en laboratoire par l’expérience VKS.

La théorie de l’accrétion homogène, la plus communément admise pour la formation de la Terre, implique que notre planète s’est formée avec une composition chimique relativement homogène mais qu’en moins de 30 millions d’années, elle s’est différenciée avec la chute des éléments lourds (majoritairement le fer et le nickel) vers son centre pour former son noyau.

L'énigme de la densité du noyau de la Terre

Selon les lois de la géochimie, des éléments dits sidérophiles ont dû accompagner cette migration. De plus, on savait depuis les années 1950 que la densité du noyau de la Terre ne pouvait pas s’expliquer à partir d’un mélange de fer et de nickel uniquement. Des éléments plus légers comme l’oxygène, le phosphore, le magnésium et l’azote pouvaient s’y trouver en faibles quantités, mais on ne savait pas vraiment lesquels.