La Terre contient une quantité massive d’hydrogène – bien plus qu’on ne le pensait auparavant – enfermée au plus profond de son noyau. Une nouvelle étude révèle que le noyau contient jusqu’à 45 fois plus d’hydrogène que tous les océans réunis, mettant fin à un débat de longue date sur la manière dont cet élément crucial est arrivé sur notre planète. Cette découverte n’est pas seulement une question de chiffres ; cela remodèle notre compréhension de la formation de la Terre et des mécanismes de livraison des éléments clés.
Le débat de longue date
Pendant des décennies, les scientifiques se sont disputés sur le moment où l’hydrogène a atteint la Terre. A-t-elle été délivrée tôt, lors de la formation de la planète, ou plus tard, lors d’impacts de comètes ? La difficulté réside dans la mesure de l’hydrogène au plus profond de la Terre. Il s’agit du plus petit élément, ce qui rend presque impossible une détection précise sous une pression et une chaleur extrêmes.
Une nouvelle approche : la tomographie par sonde atomique
Les estimations précédentes reposaient sur la diffraction des rayons X, qui consiste à analyser la manière dont les matériaux diffusent les rayons X pour quantifier leur composition. Cependant, cette méthode reposait sur des hypothèses cruciales sur les structures cristallines du fer et le comportement d’autres éléments centraux comme le silicium et l’oxygène. La nouvelle recherche contourne ces limitations en utilisant la tomographie par sonde atomique. Cette technique avancée crée des cartes 3D à l’échelle nanométrique de la composition élémentaire, même dans des conditions extrêmes.
Pour simuler la formation du noyau, les chercheurs ont pressé un échantillon de fer métallique entre deux diamants pour créer une immense pression, puis l’ont chauffé à près de 5 000°C (8 730°F). La tomographie par sonde atomique a révélé que l’hydrogène, l’oxygène et le silicium se dissolvent simultanément dans les cristaux de fer, modifiant leur structure d’une manière jusqu’alors inconnue.
Principales conclusions : arrivée précoce de l’hydrogène
Les résultats montrent que l’hydrogène constitue 0,07 % à 0,36 % du noyau terrestre en poids. Cette concentration suggère que l’hydrogène a été incorporé lors de la formation initiale de la planète, et non ajouté ultérieurement par les comètes. Si les comètes avaient été la principale source d’hydrogène, l’hydrogène serait concentré dans des couches moins profondes, et non dans le noyau. L’étude est la première à identifier le mécanisme par lequel l’hydrogène pénètre dans le noyau terrestre.
“C’est la première fois que le mécanisme par lequel l’hydrogène pénètre dans le noyau est identifié”, explique Dongyang Huang, auteur principal de l’étude.
Cette découverte n’est pas seulement académique. Comprendre comment l’hydrogène s’est retrouvé dans le noyau terrestre pourrait donner un aperçu de l’évolution planétaire, de la répartition des éléments sur d’autres planètes rocheuses et même des conditions nécessaires à l’émergence de la vie. Le noyau de la Terre reste une frontière de découverte, et cette étude marque une avancée significative dans la découverte de ses secrets.
