Il est situé presque directement sous les îles hawaïennes, à environ trois mille kilomètres de la surface, et sa composition suggère ce qui donne naissance à des chaînes volcaniques telles que celles hawaïennes.
De tous les éléments qui composent les profondeurs de la Terre, je goutte ce sont les plus fascinants mais aussi parmi les plus complexes à interpréter. Ces amas visqueux énigmatiques, dont l’un se trouve presque directement sous les îles hawaïennes, à environ 3 000 kilomètres de la surface de la Terre, sont appelés « zones à ultra-basse vitesse », du nom de la façon dont les ondes sismiques ralentissent lorsqu’elles les traversent. . Une nouvelle recherche, qui vient d’être publiée sur Communication Naturea détecté en détail la variabilité complexe de ces poches rocheuses, éclairant les profondeurs de notre planète et ce qui s’y passe.
Des taches rocheuses révèlent ce qui se passe au plus profond de la Terre
L’intérieur de la Terre, comme on le sait, est constitué de roches de compositions différentes qui forment une série de coquilles concentriques : au centre se trouve le noyau de fer et de nickel, entouré d’une épaisse couche appelée manteau, elle-même entourée d’un coquille extérieure mince, la croûte sur laquelle nous vivons. Bien que le manteau soit constitué essentiellement de roche solide, il est suffisamment chaud pour s’écouler très lentement. Ces courants de convection internes transmettent de la chaleur à la surface, guidant le mouvement des plaques tectoniques et alimentant les éruptions volcaniques.
À la limite noyau-manteau, les chercheurs ont observé une réduction de 40 % de la vitesse des ondes sismiques qui sous-tendent la zone de vitesse ultra-faible sous Hawaï, soutenant l’hypothèse selon laquelle la zone contient beaucoup plus de fer que les roches environnantes. « Il est possible que ce matériau riche en fer soit un vestige de roches de l’histoire ancienne de la Terre ou même que le fer puisse s’échapper du noyau d’une manière inconnue » a déclaré le Dr Sanne Cottaar, maître de conférences en sciences de la Terre à Cambridge et chef de projet de recherche.
Cette observation, rendue possible grâce aux dernières méthodes de modélisation numérique capables de détecter des structures kilométriques entre le noyau et le manteau, offre aux scientifiques l’opportunité de comprendre ce qui donne naissance à des chaînes volcaniques telles que les îles Hawaï. Plus précisément, les chercheurs ont commencé à remarquer une corrélation entre l’emplacement des volcans actifs et les zones à très faible vitesse à la base du manteau, suggérant que des structures en forme de panache (appelées plume) amènent le matériau chaud du manteau de la limite noyau-manteau à la surface. « Nous repoussons vraiment les limites du calcul haute performance moderne pour les simulations élastodynamiques, en tirant parti des symétries d’onde non détectées ou précédemment inutilisées – a déclaré Huangdai Leng, développeur de la méthode de calcul et co-auteur de l’étude -. Cela signifie que nous pouvons améliorer leur résolution d’un ordre de grandeur par rapport aux enquêtes précédentes« .
Représentation graphique de la zone ultra-basse vitesse à la base du panache Hawaiian / Nature Communication
Cette méthode, qui utilise les ondes sismiques des tremblements de terre pour « voir » sous la surface de la Terre, révèle des « images » des structures à la frontière entre le noyau et le manteau et, en ces termes, les images de la zone d’ultra-faible vitesse sous Hawaï ont produit une preuve physique rare de ce qui est probablement la racine du panache qui alimente les volcans hawaïens. « Les basaltes en éruption d’Hawaï ont des signatures isotopiques anormales qui pourraient indiquer une origine terrestre précoce ou des fuites de noyau – Cottaar précisé -. Cela signifie qu’une partie de ce matériau dense accumulé à la base doit être entraînée vers la surface« .
Les scientifiques vont maintenant se concentrer sur l’acquisition d’autres « images » pour comprendre si d’autres points chauds à la surface de la Terre ont également des poches de matière dense à la base. Où et comment ceux-ci peuvent être obtenus dépendront de l’endroit où les tremblements de terre se produisent et de l’endroit où les sismomètres sont installés pour enregistrer les vagues. L’objectif final est de cartographier le paysage géologique à travers la frontière noyau-manteau et de comprendre sa relation avec la dynamique et l’histoire évolutive de notre planète.