Une substance très rare, de l'hélium-3, fuit lentement du cœur de notre planète vers le manteau terrestre. Comment cela est-il possible ? Jie Deng et Zhixue Du, deux géoscientifiques, ont élaboré une théorie pour l'expliquer.
Image: Argonne National Laboratory / Flickr / CC 2.0
L'hélium-3 est un isotope de l'hélium doté d'un seul neutron dans son noyau. Il s'agit d'un élément extrêmement rare à la surface de la Terre. Cependant, des recherches récentes ont montré qu'il peut être trouvée dans des formations rocheuses volcaniques au fond des océans. Cela suggère qu'un processus permet à l'hélium-3 de s'échapper du noyau vers le manteau. Les sources d'hélium-3 sont importantes, car cet élément est notamment utilisé comme carburant pour les réacteurs de fusion nucléaire.
Des recherches antérieures ont suggéré que le noyau terrestre renferme une grande quantité d'hélium-3, vestige de la formation de notre planète. L'hélium-3 faisait partie de la poussière et des gaz qui se sont agglomérés il y a environ 4,5 milliards d'années. Et en raison de sa nature, il est resté enfermé dans le noyau. Mais un processus permet à une partie de celui-ci de s'échapper dans le manteau.
Simulation en deux phases du partitionnement de l'He à des conditions de limite noyau-manteau.
Crédit: Nature Geoscience (2023).
Les travaux antérieurs ont montré que lorsque l'hélium-3 entre en contact avec de l'oxyde de magnésium, il exsolve. Cela signifie qu'il se transforme d'un minéral homogène initial en un minéral ayant des phases cristallines. Au cours de ce processus, l'hélium est physiquement déplacé.
Les chercheurs ont démontré mathématiquement que l'hélium-3 pourrait être extrait du noyau via des interactions avec l'oxyde de magnésium. Leurs calculs montrent que, au cours de la vie de la Terre, l'hélium-3 exsolvé pourrait avoir lentement atteint des parties du manteau lui permettant de remonter à la surface par l'activité volcanique.
