Le “sous-sol” de la Terre enfin cartographié : d’anciennes plaques immergées secouent le manteau profond

L’illusion d’une planète de roche immobile

L’apparence de notre planète peut s’avérer trompeuse pour l’œil humain. Loin d’être une simple boule de roche solide et immuable, la Terre s’apparente davantage à un amas d’argile composé de multiples couches, dont certaines peuvent se déformer et se déplacer sur de vastes périodes de temps.

Cette dynamique est particulièrement visible à la surface avec la dérive des continents, observable comme un mouvement au ralenti extrême. Cependant, des déplacements tout aussi significatifs se produisent dans les profondeurs, loin sous la croûte terrestre, au sein du manteau, cette masse massive de matériaux rocheux qui constitue la majeure partie du volume de notre globe.

De nouvelles recherches géologiques ont récemment tenté de cartographier la base de ce manteau, située à proximité immédiate de la frontière avec le noyau de la planète. L’étude révèle que des plaques tectoniques perdues depuis longtemps et englouties continuent de s’agiter sous nos pieds, suggérant que ces plaques en subduction pourraient avoir un impact bien plus important que ce qui était envisagé jusqu’à présent.

Une collecte de données à l’échelle mondiale

Pour percer les secrets de cette dynamique invisible, une équipe de chercheurs de l’Université de Californie et de l’Université d’État de l’Arizona s’est lancée dans une vaste entreprise de cartographie. Leur objectif consistait à obtenir une vision plus claire de ces mouvements internes en sondant les profondeurs extrêmes de la Terre.

Dans le cadre de cette nouvelle étude, les scientifiques ont réussi l’exploit d’échantillonner près de 75 % de la couche la plus basse du manteau terrestre. Cette zone, qui constitue véritablement le « sous-sol » de notre planète, se situe juste au-dessus de la limite noyau-manteau, à environ 2 900 kilomètres, soit 1 800 miles sous la surface terrestre.

Ce travail de longue haleine a nécessité la collecte et l’analyse minutieuse d’un volume de données phénoménal, provenant de plus de 16 millions de sismogrammes. Pour mener à bien cette entreprise gigantesque, l’équipe a dû collaborer avec 24 centres de données distincts répartis à travers le monde entier.

L’anisotropie sismique, clé des mouvements profonds

L’analyse approfondie de ces millions de relevés a mis en lumière un phénomène particulier baptisé « anisotropie sismique ». Concrètement, il s’agit de variations dans la vitesse de propagation des ondes sismiques qui ondulent à travers certaines parties du manteau inférieur.

Si des modèles informatiques avaient déjà théorisé la possibilité d’un tel comportement, l’équipe de recherche a désormais trouvé des preuves concrètes de son existence. Ces variations de vitesse ont en effet été détectées sur les deux tiers de la surface du manteau inférieur qu’ils ont réussi à échantillonner.

Jonathan Wolf, auteur principal de l’étude basé à l’Université de Californie à Berkeley, précise la portée de ces observations dans un communiqué officiel : « Nous savons que la déformation dans le manteau supérieur est dominée par la traînée des plaques qui se déplacent à travers lui. Et cela se rapproche extrêmement bien de ce que nous savons de l’anisotropie sismique sur la déformation du manteau supérieur ». Il poursuit en expliquant leur motivation : « Mais nous n’avons aucune compréhension à grande échelle de ce genre pour le flux dans le manteau inférieur. Et c’est vraiment ce que nous voulons obtenir. »

La théorie de la lampe à lave et des plaques englouties

La majeure partie des mouvements observés dans le manteau est dictée par le principe de convection. Ce mécanisme crée une circulation de la roche qui rappelle le fonctionnement d’une lampe à lave, provoquée par la chaleur intense qui rayonne depuis le noyau de la Terre pour remonter en direction de la surface.

Néanmoins, d’autres éléments entrent de toute évidence en ligne de compte. Les données récoltées ont démontré que la grande majorité de l’anisotropie se produit dans des endroits spécifiques, là où les scientifiques estiment que des morceaux denses de lithosphère océanique ont plongé profondément dans le manteau, au niveau des frontières de plaques convergentes, formant ce que l’on appelle des plaques subductées.

En descendant vers cet intérieur chaud, ces plaques se déforment et déplacent la matière environnante sous l’effet d’une chaleur et d’une pression extrêmes. Les chercheurs suggèrent que ce comportement spécifique présente un lien direct avec les modèles anisotropes qu’ils ont observés. Face à cette conclusion, Jonathan Wolf commente : « Ce n’est pas si surprenant dans un sens, car cela est prédit par les simulations géodynamiques. Mais à l’échelle que nous observons, cela n’a pas vraiment été montré en utilisant ces méthodes que nous utilisons ».

Les limites de l’exploration humaine

Malgré ces avancées scientifiques majeures, les rouages internes de notre planète conservent encore de très nombreuses zones d’ombre. À ce jour, la profondeur maximale jamais atteinte par un forage humain s’élève à 12,26 kilomètres, soit 7,6 miles. Cette prouesse technique représente littéralement une simple égratignure à la surface d’un globe aux dimensions colossales.

Conséquence directe de cette limite physique insurmontable, la vaste majorité des connaissances de la science concernant l’intérieur de la Terre provient de la télédétection, à l’image des relevés sismiques, plutôt que d’une observation directe. Ce biais inévitable rend notre représentation globale de ces processus profonds toujours incomplète et frustrante pour la communauté scientifique.

Publiée dans la revue spécialisée The Seismic Record, cette étude ouvre toutefois la voie à de nouvelles perspectives d’exploration indirecte. Tourné vers l’avenir, Jonathan Wolf conclut ainsi : « Si je peux rêver, nous aurons un jour assez d’informations pour en dire vraiment beaucoup plus sur les directions d’écoulement global du manteau inférieur, connaissant l’anisotropie sismique à travers différentes échelles latérales dans le manteau, en l’illuminant de nombreuses directions ».

Selon la source : iflscience.com