Dans les profondeurs de la Terre, un métal aux propriétés inattendues

Dans le manteau inférieur de la Terre, le dioxyde de fer n'aurait pas les mêmes propriétés qu'à la surface (crédits : KronicTOOL)

Le dioxyde de fer présent dans le manteau inférieur terrestre n'aurait pas les mêmes propriétés électriques que celui situé à la surface de la planète. En cause, une température et une pression toutes deux très élevées. Ce résultat pourrait aider à mieux comprendre le fonctionnement du champ magnétique terrestre.

On le sait, le dioxyde de fer abonde dans le manteau inférieur de la Terre. En effet, il y est associé à un minéral appelé périclase, et forme avec lui la ferropériclase. Laquelle est l'un des principaux composants du manteau inférieur terrestre.

A 700 km de profondeur, le dioxyde de fer est un excellent conducteur

Or, une étude menée par des géophysiciens américains de l'Institution Carnegie suggère que ce dioxyde de fer présent dans les profondeurs de la Terre ne présenterait pas du tout les mêmes propriétés électriques. Et pour cause : alors que le dioxyde de fer que nous connaissons est un excellent isolant électrique, celui situé dans le manteau inférieur de la Terre (une zone située entre 700 km et 2900 km de la surface) serait en revanche un conducteur ! Plus encore, ce changement dans les propriétés électriques de ce métal ne s'accompagnerait pas d'un changement dans sa structure moléculaire. Une véritable surprise pour les auteurs de l'étude. Lesquels s'apprêtent à publier leurs résultats dans la revue Physical Science Letters.

Pourquoi le dioxyde de fer présent à la surface de la Terre, en conditions ambiantes, n'aurait-il pas les mêmes propriétés électriques que celui situé dans le manteau inférieur terrestre ? A cause de la pression et de la température présentes à cette profondeur de la planète, toutes deux beaucoup plus élevées qu'en surface.

Simuler des températures de plusieurs milliers de degrés Celsius

Un résultat qui ne provient bien évidemment pas d'une observation directe, au vu des profondeurs dont il est question ici. Mais du recours à un logiciel complexe, capable de simuler l'effet de la pression et de la température sur les atomes et les électrons d'un matériau donné. En utilisant cet outil, capable de simuler une pression 1.4 millions de fois supérieure à la pression atmosphérique et une température de quelques 2200°C, les chercheurs ont découvert pour une pression supérieure à 690 000 atmosphère et une température supérieure à 1650°C, le dioxyde de fer basculait d'un état isolant à un état conducteur.

Un résultat extrêmement important pour la compréhension du champ magnétique terrestre. En effet, il pourrait permettre de mieux comprendre comment le champ magnétique terrestre, généré par les turbulences qui agitent la partie liquide et ferreuse de son noyau, parvient jusqu'à la surface de la Terre. 

 

Nicolas Revoy
Journal de la science 

Sott.net