Vestige cosmique: le cœur de la Terre cacherait d'immenses réserves d'hélium 🌋

Une découverte récente modifie notre compréhension de l'hélium, un gaz considéré comme inerte, en révélant sa capacité à se lier au fer sous des pressions extrêmes. Cette avancée ouvre de nouvelles perspectives sur la composition du noyau terrestre et son histoire géologique.


L'hélium, connu pour son inertie chimique, a longtemps été considéré comme incapable de former des composés stables. Pourtant, des chercheurs japonais et taïwanais ont démontré qu'il peut s'intégrer à la structure cristalline du fer sous des conditions extrêmes de pression et de température. Cette découverte, réalisée grâce à une cellule à enclume de diamant chauffée au laser, remet en question des décennies de connaissances scientifiques.

L'hélium et le fer: une alliance inattendue

En soumettant du fer et de l'hélium à des pressions allant jusqu'à 55 gigapascals et des températures proches de 3 000 kelvins, les chercheurs ont observé la formation de composés désignés FeHex. Ces composés montrent une expansion significative de la structure cristalline du fer, indiquant une rétention importante d'hélium.

Cette réaction, bien que surprenante, avait été prédite par des modèles théoriques. Cependant, c'est la première fois qu'elle est confirmée expérimentalement.

Les concentrations d'hélium mesurées atteignent 3,3 %, soit 5 000 fois plus que dans les études précédentes. Cette découverte suggère que le noyau terrestre pourrait abriter d'immenses réserves d'hélium, notamment d'hélium-3, un isotope rare et primordial.

Un nouveau regard sur la formation de la Terre

La présence d'hélium dans le noyau terrestre pourrait réécrire l'histoire de la formation de notre planète. Elle indique que la jeune Terre aurait capturé des gaz de la nébuleuse solaire, un nuage d'hydrogène et d'hélium entourant le système solaire naissant.

Cette hypothèse contredit les modèles traditionnels, qui supposent que ces gaz ont été largement perdus lors de la formation de la planète. Elle suggère également que d'autres éléments volatils, comme l'hydrogène, pourraient être stockés de manière similaire, offrant une nouvelle explication à l'origine de l'eau terrestre.

Ces résultats ouvrent des perspectives pour la recherche en géologie et en science des matériaux. Ils pourraient également éclairer la composition des exoplanètes et la formation des systèmes stellaires.

Pour aller plus loin: Qu'est-ce que l'hélium-3 ?

L'hélium-3 est un isotope rare de l'hélium, composé de deux protons et d'un seul neutron. Contrairement à l'hélium-4, produit par la désintégration radioactive, l'hélium-3 est primordial, c'est-à-dire qu'il remonte à la formation du système solaire. Sa présence dans les roches volcaniques, comme celles d'Hawaï, suggère qu'il provient des profondeurs de la Terre.

Cet isotope est particulièrement précieux pour les scientifiques, car il offre des indices sur les conditions qui régnaient lors de la formation de la Terre et du système solaire. Il est souvent considéré comme une "empreinte" des gaz présents dans la nébuleuse solaire, le nuage de gaz et de poussière à l'origine de notre système planétaire.

L'hélium-3 est également utilisé dans des domaines de pointe, comme la fusion nucléaire, où il est étudié pour son potentiel à produire de l'énergie sans déchets radioactifs. Sur Terre, il est extrêmement rare, mais on en trouve en quantités significatives sur la Lune, ce qui en fait une ressource potentielle pour les futures missions spatiales.

Enfin, la découverte récente de sa possible présence dans le noyau terrestre ouvre de nouvelles perspectives. Si l'hélium-3 est bien stocké en grande quantité dans le noyau, cela pourrait expliquer les ratios élevés observés dans les éruptions volcaniques et fournir des informations sur les processus géochimiques profonds.