WASHINGTON, DC — Le noyau interne de la Terre, une boule de métal solide tournant à l'intérieur du noyau externe en fusion, peut à la fois ralentir et changer de forme.
Des analyses récentes des ondes sismiques suggèrent qu'il y a environ 15 ans, la rotation du noyau interne aurait pu tellement ralentir qu'il semblait s'arrêter ou inverser sa direction par rapport à la surface. Mais une nouvelle analyse suggère que quelque chose de plus doit changer au centre de la Terre.
L'explication la plus probable est que le noyau interne non seulement tourne différemment, mais que sa surface se transforme probablement également, a rapporté le géophysicien John Vidale de l'Université de Californie du Sud à Los Angeles le 9 décembre lors d'une réunion de l'Union géophysique américaine. Cette découverte pourrait aider à résoudre un débat de longue date sur ce qui change au fond.
Aucun instrument ne peut physiquement sonder le noyau terrestre. Ainsi, les chercheurs l’étudient en utilisant les ondes sismiques des tremblements de terre. Les scientifiques utilisent généralement les séismes qui se produisent dans les îles Sandwich du Sud, près de l'Antarctique, qui se situent de l'autre côté de la planète par rapport aux réseaux d'instruments de l'Alaska. Les ondes sismiques traversent la planète comme les ondes du sonar dans l’eau, certaines traversant le noyau interne avant de se diriger vers l’Alaska. Les instruments y enregistrent ensuite les ondes sous forme de signatures ondulées appelées formes d'onde, qui contiennent des informations sur ce que les ondes ont rencontré au cours de leur voyage à travers la Terre.
Pour une détection robuste des changements dans le noyau interne, les chercheurs comparent des séismes de taille similaire qui se sont produits au même endroit mais à des moments différents. De tels tremblements jumeaux, appelés doublets, devraient générer les mêmes formes d’onde si leurs voyages à travers la Terre étaient identiques. Mais les chercheurs ont observé que certains doublets dans les îles Sandwich du Sud génèrent des formes d'onde différentes en Alaska, ce qui indique que quelque chose dans le noyau interne a changé entre le moment où les deux séismes dans ces doublets se sont produits.
En 2023, des géophysiciens ont rapporté que les différences de forme d'onde provenaient d'un ralentissement tellement important de la rotation du noyau interne qu'il semblait avoir cessé de bouger – ou même s'être inversé – par rapport à la surface vers 2009 (SN : 23/01/23). Puis, plus tôt cette année, l'équipe de Vidale a apparemment confirmé le renversement. Ils ont pu faire correspondre certaines formes d'onde avant et après le retournement, identifiant les moments où le noyau interne avait repris une orientation précédente vers la surface (SN : 25/06/24).
Pour la nouvelle étude, Vidale et ses collègues ont analysé environ 200 paires de tremblements de terre survenus entre 1991 et 2024. Ils ont examiné des paires de formes d'onde correspondantes avant et après l'inversion, enregistrées sur deux réseaux de récepteurs distincts situés près de Fairbanks, en Alaska, et de Yellowknife, au Canada.
Curieusement, 10 doublets ont montré des différences subtiles dans les formes d’onde à Yellowknife qui n’étaient pas présentes dans les formes d’onde de Fairbanks. L’équipe savait que les vagues atteignant ces réseaux, distants d’environ 1 600 kilomètres, empruntaient des chemins légèrement différents à travers la Terre : les vagues atteignant Fairbanks pénétraient profondément dans le noyau interne tandis que celles atteignant Yellowknife frôlaient son extérieur.
« L'explication la plus simple est la déformation du noyau interne peu profond », explique Vidale.
Il est possible que tout le noyau interne en forme de géoïde se déforme, comme un ballon de football remodelé de sorte que ses extrémités pointent dans deux nouvelles directions. Alternativement, dit-il, des zones de la surface du noyau interne peuvent gonfler ou se contracter. Ce serait comme de petites bosses et bosses se formant sur le ballon de football métaphorique. Il est également possible que les deux processus se produisent. De tels changements pourraient être provoqués par l’attraction gravitationnelle du manteau – la plus grande couche interne de la Terre – ou par la matière circulant dans le noyau externe, explique Vidale.
Ce n’est pas la première fois que des chercheurs signalent que la surface du noyau interne change avec le temps. En 2006, le géophysicien Lianxing Wen de l'Université Stony Brook de New York a rapporté que des parcelles de la surface de la région pouvaient s'élever ou s'affaisser de plusieurs centaines de mètres par décennie, probablement en raison de la sortie de matériaux du noyau interne lors de son refroidissement. Mais contrairement à Vidale, Wen et ses collègues, comme le géophysicien Xin Zhang de l’Université des sciences et technologies de Chine à Hefei, soutiennent que le noyau interne ne tourne pas différemment de la Terre. « Les changements de surface peuvent expliquer pleinement tous les résultats », explique Zhang.
Le géophysicien Xiaodong Song de l'Université de Pékin, qui fut l'un des premiers à signaler que le noyau interne tourne différemment du reste de la planète, est globalement d'accord avec les conclusions de Vidale. Bien que les différences de forme d'onde soient probablement principalement causées par des changements de rotation, d'autres processus tels que des changements de surface peuvent également se produire, dit-il. « Ce n'est ni l'un ni l'autre. »
Quant à la façon dont tout cela affecte la vie sur Terre, « nous ne savons pas si cela va affecter quoi que ce soit à la surface », dit Vidale. « Mais nous ne pouvons pas le dire avec certitude tant que nous n'avons pas compris ce qui se passe. »
