La forme du noyau interne de la Terre est en train de changer : une découverte qui défie l’imagination

Le noyau interne de notre planète subit des transformations qui semblaient jusqu’alors relever de la science-fiction. Une récente étude publiée dans Nature Geoscience révèle que cette structure de fer et de nickel, cachée à plus de 5 000 kilomètres sous nos pieds, connaît des déformations inattendues. Cette découverte, fondée sur l’analyse de données sismiques couvrant plus de trois décennies, remet en question notre compréhension des processus internes de la Terre et de leur impact potentiel sur le champ magnétique qui nous protège des radiations solaires.

Depuis longtemps, les scientifiques savent que le noyau interne de la Terre tourne indépendamment du manteau et du reste de la planète. Mais ce que révèle cette nouvelle étude, menée par le Dr John Vidale et son équipe de l’Université de Californie du Sud, va plus loin : au-delà de sa rotation, la forme même du noyau interne change.

L’étude s’appuie sur des données sismiques recueillies entre 1991 et 2023. En examinant les variations des ondes PKIKP – un type spécifique d’ondes primaires qui traversent le noyau – les chercheurs ont identifié des changements de forme au niveau de la limite entre le noyau interne solide et le noyau externe liquide. Ces variations ne peuvent être attribuées à la rotation seule, ce qui suggère des phénomènes dynamiques encore mal compris.

« Nous pouvons comparer les signaux des ondes sismiques lorsque le noyau interne est revenu à la même position qu’à une autre époque et observer s’il existe des différences inexplicables par la simple rotation », explique le Dr Vidale. Cette approche a permis de détecter des déformations qui pourraient révéler des forces profondes influençant l’évolution du noyau.

Le noyau interne de la Terre est une sphère de fer et de nickel d’environ 1 221 kilomètres de rayon, soit 70 % de la taille de la Lune. Il est soumis à des températures avoisinant les 5 400 °C et à des pressions dépassant 3 millions de fois la pression atmosphérique terrestre. Ces conditions extrêmes rendent toute observation directe impossible. Ainsi, l’étude du noyau repose sur l’analyse des ondes sismiques, qui changent de vitesse et d’intensité en fonction des matériaux qu’elles traversent.

Deux types d’ondes sismiques sont particulièrement scrutés :

• Les ondes P (primaires), qui se propagent en ligne droite et sont les plus rapides.

• Les ondes S (secondaires), plus lentes et se déplaçant perpendiculairement à leur direction de propagation.

Dans cette étude, les chercheurs ont découvert des variations d’amplitude dans les ondes PKIKP, suggérant que la surface du noyau interne n’est pas aussi rigide qu’on le pensait. Elle pourrait être mouvante, malléable, voire sujette à des phénomènes ressemblant à des glissements de terrain internes.

Le noyau interne joue un rôle essentiel dans la génération du champ magnétique terrestre. Ce dernier est produit par les mouvements du fer liquide dans le noyau externe, un phénomène appelé géodynamo. Ce bouclier magnétique protège notre planète des vents solaires et des radiations cosmiques, rendant possible la vie sur Terre.

Or, les interactions entre le noyau externe liquide et le noyau interne solide sont en constante évolution. L’étude suggère que des pressions exercées par le noyau externe pourraient influencer la forme du noyau interne, provoquant ces déformations détectées sismiquement.

D’après le Dr Vidale, ces mouvements sont comparables à des « glissements de terrain », où la matière du noyau interne pourrait être légèrement déplacée par la pression du noyau externe. Toutefois, l’ampleur et la fréquence de ces déformations restent incertaines. « Il est difficile de savoir si nous avons observé un phénomène exceptionnel ou quelque chose de courant », précise-t-il.

Le noyau interne ne cesse de croître en absorbant progressivement le métal fondu du noyau externe. Ce processus, qui s’étale sur des milliards d’années, entraîne un rétrécissement progressif du noyau externe. À terme, ce phénomène conduira à la solidification complète du noyau, mettant fin au mouvement du fer liquide nécessaire à la production du champ magnétique terrestre.

« Cela signifiera la disparition du champ magnétique », avertit Vidale. « Il n’y aura plus de fer en mouvement pour alimenter la dynamo terrestre. » Cependant, un tel événement ne se produira que dans plusieurs milliards d’années, bien après l’expansion du Soleil en géante rouge, un stade qui signera probablement la fin de la Terre bien avant la disparition de son bouclier magnétique.

Cette étude soulève de nombreuses questions sur la dynamique interne de notre planète. Comprendre les interactions entre les couches profondes de la Terre pourrait permettre d’anticiper certains changements affectant notre champ magnétique et, par extension, les conditions de vie à la surface.

Si l’impact direct de ces déformations du noyau interne sur notre quotidien reste limité, elles témoignent néanmoins de l’évolution permanente de la Terre à une échelle géologique. « Observer des changements sur une période aussi courte que quelques années est fascinant », commente le Dr Yoshi Miyazaki, un spécialiste des sciences planétaires à l’université Rutgers. « Cela nous permet d’affiner notre compréhension du noyau interne et d’alimenter les débats sur son fonctionnement. »

L’idée que le noyau interne de la Terre puisse changer de forme presque en temps réel est stupéfiante. « C’est presque de la science-fiction », reconnaît Vidale. « C’est un endroit si différent de notre quotidien, avec des échelles de temps, des matériaux et des forces incroyables. Pourtant, nous parvenons à y accéder en analysant simplement les ondes sismiques. »

Grâce aux progrès des technologies de mesure et à l’accumulation de données sur plusieurs décennies, la compréhension de la Terre profonde continue de s’affiner. Les scientifiques espèrent que ces nouvelles découvertes permettront d’élucider d’autres mystères enfouis au plus profond de notre planète, et de mieux comprendre les forces qui façonnent son évolution.

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