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Des objets géants et très denses, appelés “zones de vitesse ultra-faible” (ULVZ), ont été détectés près du noyau terrestre. Ils pourraient être liés aux volcans et aux mouvements des plaques tectoniques.
Ces structures sont caractérisées par une forte diminution de la vitesse des ondes sismiques qui les traversent. Elles sont plus denses que le manteau environnant et ont une épaisseur de quelques dizaines de kilomètres. Elles se trouvent à la limite entre le manteau inférieur et le noyau, à environ 2 900 km de profondeur.
Ces ULVZ ont été découvertes grâce à l’analyse des ondes sismiques générées par les tremblements de terre ou les explosions nucléaires. L’une des régions où elles ont été étudiées en détail est l’Antarctique, qui est loin des zones de subduction. Une équipe internationale, dirigée par la géologue Samantha Hansen de l’université de l’Alabama, a installé des stations sismologiques en Antarctique pour enregistrer les ondes sismiques provenant de différentes directions.
Ils ont révélé l’existence de deux ULVZ situées sous le pôle Sud et sous la chaîne Transantarctique. Ces ULVZ ont une forme allongée et une taille d’environ 1 000 km de longueur et 40 km d’épaisseur. Leur vitesse des ondes de cisaillement est réduite de 10 à 30 % par rapport au manteau voisin.
Selon Hansen, ces ULVZ ne sont pas des restes d’anciens fonds océaniques qui auraient été entraînés dans les profondeurs du manteau par la subduction. Elle pense plutôt qu’elles sont formées par un processus chimique ou thermique qui modifie la composition du manteau près du noyau. Elle suggère aussi que ces ULVZ pourraient exister partout sur la Terre, mais qu’elles sont difficiles à détecter avec les données sismiques actuelles.
L’origine et la composition exactes de ces ULVZ restent cependant un mystère. Plusieurs hypothèses ont été proposées, comme une fuite de fer du noyau, un enrichissement en éléments légers comme le carbone ou l’hydrogène, ou une fusion partielle du manteau. Ces ULVZ pourraient avoir un rôle important dans la dynamique interne de la Terre, en influençant la convection du manteau, la formation des panaches mantelliques et le champ magnétique terrestre.
La BBC rapporte que ces ULVZ pourraient aussi apporter des informations sur l’histoire évolutive de la Terre et l’interaction entre le noyau et le manteau. Par exemple, elles pourraient être les vestiges d’un ancien océan magmatique qui aurait recouvert le noyau il y a des milliards d’années. Elles pourraient aussi être liées aux provinces à faible vitesse de cisaillement (LLSVP), qui sont des régions plus chaudes et plus denses du manteau inférieur. Ces LLSVP sont situées sous l’Afrique et le Pacifique et semblent coïncider avec la localisation des points chauds volcaniques.