Vova Krasen
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Des gouttes mystérieuses au plus profond du manteau terrestre pourraient être des minéraux qui se sont précipités d'un ancien océan de magma qui s'est formé lors de la collision qui a également créé la lune..
Ces taches, appelées zones de vitesse ultra-faibles, se trouvent très profondément dans le manteau, près du noyau terrestre. Ils ne sont connus que parce que lorsque les ondes sismiques des tremblements de terre les traversent, les vagues ralentissent considérablement. Cela indique que les taches sont en quelque sorte différentes des autres parties du manteau, mais personne ne sait comment.
Maintenant, de nouvelles recherches suggèrent que les taches pourraient être un minéral riche en oxyde de fer appelé magnésiowüstite. Si tel est le cas, leur existence ferait allusion à un ancien océan de magma qui aurait pu exister il y a 4,5 milliards d'années, lorsqu'un énorme morceau de roche spatiale a percuté la Terre, a filé le matériau qui deviendrait la lune et a peut-être fait fondre de grandes parties de la planète. . [En photos: un océan aquatique caché sous la surface de la Terre]
"Si l'on peut identifier que ces patchs contiennent une quantité de magnésiowüstite qui indiquerait qu'il y avait un océan de magma et il s'est cristallisé de cette manière où l'oxyde riche en fer a précipité et a coulé jusqu'à la base du manteau," a déclaré Jennifer Jackson, responsable de l'étude, professeur de physique minérale au California Institute of Technology.
Blobs impairs
Le manteau a une épaisseur d'environ 1800 miles (2900 kilomètres) et les zones de vitesse ultra-faibles mesurent moins d'un mile et jusqu'à 62 miles (100 km) d'épaisseur et de largeur, a déclaré Jackson. Ils ralentissent les ondes sismiques qui les traversent de 30 à 50%.
Étudier directement ces gouttes étranges n'est pas possible, alors Jackson et ses collègues ont dû imiter les pressions du manteau profond juste à la surface de la Terre. Pour savoir si la magnésiowüstite minérale a le type de propriétés observées dans les zones de vitesse ultra-faibles, les chercheurs ont prélevé un petit échantillon du minéral, l'ont placé dans une chambre de pression et l'ont pressé avec une paire d'enclumes en diamant. L'ensemble de l'appareil pressurisé est suffisamment petit pour tenir dans la paume d'une main.
"Parfois, je dirai que je porte la pression aux limites du noyau-manteau dans ma poche", a déclaré Jackson.
Les chercheurs ont bombardé l'échantillon avec des rayons X sous différents angles, puis ont mesuré l'énergie des rayons X lorsqu'ils sortaient de l'échantillon, en cherchant comment les interactions avec la structure cristalline du minéral les ont modifiés..
Sous pression
Ils ont constaté que les pressions élevées changent tout. À la pression atmosphérique, a déclaré Jackson, les vagues sortant d'un échantillon de magnésiowüstite sont toujours les mêmes, quelle que soit la direction dans laquelle elles se déplacent à travers le cristal. [Photos: Les formations géologiques les plus étranges du monde]
Aux pressions aux limites noyau-manteau, cependant, la direction des vagues est très importante. Il peut y avoir jusqu'à 60% de différence dans la vitesse d'une onde traversant le cristal en fonction de la façon dont elle passe. Une onde transversale traversant le minéral se déplace à un peu moins de 1,8 miles par seconde (3 km / s) dans une direction et un peu plus de 3,1 miles par seconde (5 km / s) dans une autre, a déclaré Jackson..
La direction de déplacement la plus rapide pour les vagues à pression atmosphérique - le long du bord de la structure cristalline - est la direction de déplacement la plus lente pour les vagues à des pressions noyau-manteau, a-t-elle déclaré. La direction de déplacement la plus rapide aux pressions noyau-manteau est à travers la face du cristal dans le laboratoire. Ces différences dans la façon dont les ondes voyagent en fonction de la direction et de la structure cristalline sont appelées anisotropies.
Qu'est-ce que cela signifie pour le vrai manteau? Eh bien, a déclaré Jackson, des anisotropies ont également été observées là-bas. Personne n'a vraiment cherché à savoir si les zones de vitesse ultra-faibles en avaient, mais il y a des raisons de penser qu'elles pourraient le faire. Si la théorie du refroidissement-magma-océan est vraie et qu'il y a de la magnésiowüstite profondément dans le manteau, elle pourrait être poussée, écrasée et poussée dans une configuration anisotrope par des morceaux de croûte océanique qui ont été poussés profondément dans le manteau dans le processus de subduction. (La subduction se produit lorsqu'un morceau de croûte se pousse sous un autre et plonge dans le manteau, comme cela se produit le long de la côte nord-ouest de l'Amérique du Nord aujourd'hui.)
«Si nous pouvons le rechercher, ce serait vraiment une bonne preuve de suggérer cette interaction entre les anciennes zones de subduction des dalles et les zones de vitesse ultra-faibles qui contiennent cet oxyde riche en fer», a déclaré Jackson..
Maintenant, Jackson espère travailler avec des sismologues pour voir si les ondes sismiques qui pénètrent dans les zones de vitesse ultra-faibles sortent différemment selon la direction de déplacement. S'ils le font, cela renforcera davantage l'hypothèse de la magnésiowüstite.
"La présence de ce minéral, façonné par la dalle, pourrait nous donner un aperçu de l'océan magmatique de la Terre et de sa cristallisation", a déclaré Jackson..
Les chercheurs ont publié leurs résultats en mai dans le Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Note de l'éditeur: cet article a été mis à jour pour corriger une déclaration sur la subduction.
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