L’étude de deux gouttes dans le manteau terrestre montre des différences inattendues de hauteur et de densité

Une vue 3D de la goutte dans le manteau terrestre sous l’Afrique, illustrée par les couleurs rouge-jaune-orange. La couleur cyan représente la limite noyau-manteau, le bleu signifie la surface et le gris transparent signifie les continents. Crédit : Mingming Li / ASU

La Terre est stratifiée comme un oignon, avec une fine croûte externe, un épais manteau visqueux, un noyau externe fluide et un noyau interne solide. Dans le manteau, il y a deux structures massives en forme de goutte, à peu près sur les côtés opposés de la planète. Les gouttes, plus formellement appelées grandes provinces à faible vitesse de cisaillement (LLSVP), ont chacune la taille d’un continent et 100 fois plus hautes que le mont. Everest. L’un est sous le continent africain, tandis que l’autre est sous l’océan Pacifique.

À l’aide d’instruments qui mesurent les ondes sismiques, les scientifiques savent que ces deux blobs ont des formes et des structures compliquées, mais malgré leurs caractéristiques importantes, on sait peu de choses sur la raison pour laquelle les blobs existent ou sur ce qui a conduit à leurs formes étranges.

Les scientifiques de l’Arizona State University, Qian Yuan et Mingming Li, de l’École d’exploration de la Terre et de l’espace, ont entrepris d’en savoir plus sur ces deux gouttes à l’aide de la modélisation géodynamique et d’analyses d’études sismiques publiées. Grâce à leurs recherches, ils ont pu déterminer les hauteurs maximales atteintes par les gouttes et comment le volume et la densité des gouttes, ainsi que la viscosité environnante dans le manteau, pouvaient contrôler leur hauteur. Leurs recherches ont récemment été publiées dans Géoscience de la nature.

Les résultats de leur analyse sismique ont conduit à une découverte surprenante selon laquelle la goutte sous le continent africain est à environ 621 milles (1 000 km) plus haute que la goutte sous l’océan Pacifique. Selon Yuan et Li, la meilleure explication de la grande différence de hauteur entre les deux est que la goutte sous le continent africain est moins dense (et donc moins stable) que celle sous l’océan Pacifique.

Pour mener leurs recherches, Yuan et Li ont conçu et exécuté des centaines de simulations de modèles de convection du manteau. Ils ont testé de manière exhaustive les effets des facteurs clés pouvant affecter la hauteur des blobs, notamment le volume des blobs et les contrastes de densité et de viscosité des blobs par rapport à leur environnement. Ils ont constaté que pour expliquer les grandes différences de hauteur entre les deux gouttes, celle sous le continent africain doit être d’une densité inférieure à celle de la goutte sous l’océan Pacifique, indiquant que les deux peuvent avoir une composition et une évolution différentes.

“Nos calculs ont révélé que le volume initial des blobs n’affecte pas leur hauteur”, a déclaré l’auteur principal Yuan. “La hauteur des gouttes est principalement contrôlée par leur densité et la viscosité du manteau environnant.”

“Le LLVP de l’Afrique a peut-être augmenté ces derniers temps géologiques”, a ajouté le co-auteur Li. “Cela peut expliquer la topographie de surface en élévation et le volcanisme intense en Afrique de l’Est.”

Ces découvertes pourraient changer fondamentalement la façon dont les scientifiques pensent les processus du manteau profond et comment ils peuvent affecter la surface de la Terre. La nature instable de la goutte sous le continent africain, par exemple, peut être liée aux changements continentaux de la topographie, de la gravité, du volcanisme de surface et du mouvement des plaques.

“Notre combinaison d’analyse des résultats sismiques et de modélisation géodynamique fournit de nouvelles informations sur la nature des plus grandes structures de la Terre dans l’intérieur profond et leur interaction avec le manteau environnant”, a déclaré Yuan. “Ce travail a des implications considérables pour les scientifiques qui tentent de comprendre le statut et l’évolution actuels de la structure profonde du manteau, ainsi que la nature de la convection du manteau.”


Une nouvelle théorie suggère que de grandes gouttes de matière dans le manteau terrestre sont des restes de la protoplanète Theia


Plus d’information:
Qian Yuan et al, Instabilité de la grande province africaine à faible vitesse d’onde de cisaillement en raison de sa faible densité intrinsèque, Géoscience de la nature (2022). DOI : 10.1038 / s41561-022-00908-3

Fourni par l’Université d’État de l’Arizona

Citation: L’étude de deux gouttes dans le manteau terrestre montre des différences inattendues de hauteur et de densité (10 mars 2022) récupéré le 16 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-blobs-earth-mantle-unexpected-differences. html

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