Les océans constituent la plus grande entité à la surface de la Terre. Cependant, tout ce bleu pourrait être éclipsé par un immense réservoir d’hydrogène caché au cœur de la planète. Des expériences indiquent que suffisamment d'hydrogène pour former des dizaines d'océans d'eau pourrait avoir été enseveli dans le noyau terrestre lors de sa formation, rapportent des chercheurs le 10 février dans Communications naturelles. Ces réserves chthoniennes pourraient influencer les processus à la surface de la planète.
L'hydrogène n'existe pas sous forme d'eau liquide dans le noyau, mais il devient de l'eau lorsqu'il s'échappe vers le haut dans le manteau et réagit avec l'oxygène, explique le géodynamicien Motohiko Murakami de l'ETH Zurich. « L'oxygène est l'un des éléments minéraux les plus abondants du manteau. »
Les estimations antérieures des réserves d'hydrogène du noyau variaient énormément et étaient basées sur des mesures indirectes de l'abondance de l'élément dans le fer, prises en ajoutant de l'hydrogène au fer et en mesurant le changement de volume qui en résultait. Pour la nouvelle étude, Murakami et ses collègues ont opté pour une approche plus directe.
L’équipe a commencé avec des morceaux artificiels du noyau – des éclats de fer enveloppés dans un verre contenant de l’hydrogène. Les chercheurs ont ensuite pressé les éclats entre deux diamants dans une puissante presse mécanique et ont envoyé un laser à travers les diamants pour chauffer les échantillons jusqu'à 4 826° Celsius (8 720° Fahrenheit).
Dans ces conditions, les échantillons ont fondu en gouttes de fer mélangées à du silicium, de l’hydrogène et de l’oxygène. Le noyau primitif s'est formé à partir de ces blobs, dit Murakami, car une grande partie de la Terre primitive était un océan de magma.
Après avoir rapidement refroidi et solidifié les échantillons, les chercheurs ont utilisé une sonde spéciale pour cartographier la répartition des éléments, trouvant ainsi de minuscules structures solidifiées au milieu du fer. Le silicium et l’hydrogène n’ont été trouvés que dans ces structures – et en quantités égales d’atomes.
Ce rapport de un pour un était essentiel, car des expériences, des simulations et des observations géophysiques antérieures du noyau avaient déjà indiqué qu'il contenait entre 2 et 10 % de silicium en poids. Sur la base de leurs nouveaux calculs, Murakami et ses collègues estiment qu'environ 0,07 à 0,36 pour cent du poids du noyau terrestre est constitué d'hydrogène, beaucoup plus léger. « Cela représente neuf à 45 océans » d'eau, dit Murakami.
Au fil du temps, une partie de cet hydrogène s'est probablement infiltrée dans le manteau et s'est transformée en eau, explique Murakami. Cette eau faciliterait la fonte des roches du manteau, dit-il, générant du magma et alimentant des éruptions volcaniques jusqu'à la surface de la Terre.
