Une nouvelle fenêtre expérimentale ouverte sur l’intérieur des planètes

En couplant des rayons X ultra rapide et des lasers de puissance, nous avons pu sonder la structure de silicates liquides sous hautes pressions, conditions analogues à celle de l’interface entre le manteau et le noyau terrestre. © Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory
Une nouvelle approche, couplant des lasers de puissance et des rayons X en moins d’une nanoseconde, a permis de reproduire en laboratoire le manteau terrestre à plus de 2000 km de profondeur. Ces résultats, obtenus par une équipe internationale impliquant des chercheurs de l’Institut des Sciences de la Terre (ISTerre/OSUG - CNRS / IRD / IFSTTAR / UGA / USMB) ont été publiés dans la revue PNAS le 15 mai 2020.

En s’enfonçant à l’intérieur d’une planète, la pression et la température augmentent, modifiant les propriétés physiques de ses différentes enveloppes (manteau rocheux fait de silicates et noyau métallique). Pour comprendre l’origine de notre planète et sa dynamique interne, il est crucial d’atteindre des pressions de plus de 100 GPa et des températures de 6000 Kelvins, ce qui représente un défi expérimental !

Une nouvelle approche, couplant des lasers de puissance et des rayons X en moins d’une nanoseconde, a permis de reproduire en laboratoire le manteau terrestre à plus de 2000 km de profondeur.

Ces résultats ouvrent des perspectives intéressantes : ils permettront non seulement de mieux simuler les premiers instants de la Terre, lorsqu’elle était à l’état d’un océan de magma, mais également d’atteindre des conditions de pression et de température plus importantes, semblables à celles régnant dans les intérieurs des Super-Terres, exoplanètes analogues à la Terre mais de plus grande taille.

Référence

In situ X-ray diffraction of silicate liquids and glasses under dynamic and static compression to megabar pressures. Guillaume Morard, Jean-Alexis Hernandez, Marco Guarguaglini, Riccardo Bolis Alessandra Benuzzi-Mounaix, Tommaso Vinci, Guillaume Fiquet, Marzena. A. Baron, Sang Heon Shim, Byeongkwan Ko, Arianna E. Gleason, Wendy L. Mao, Roberto Alonso-Mori, Hae Ja Lee, Bob Nagler, Eric Galtier, Dimosthenis Sokaras, Siegfried H. Glenzer, Denis Andrault, Gaston Garbarino, Mohamed Mezouar, Anja Schuster, Alessandra Ravasio. DOI : 10.1073/pnas.1920470117

Contact scientifique local

– Guillaume Morard | ISTerre / OSUG

Article initialement publié par l’INSU.

Mis à jour le 16 juin 2020