À près de 2 900 km sous nos pieds, six zones jusqu'ici inconnues viennent d'apparaître sur une nouvelle carte des profondeurs terrestres.
À cette profondeur, le manteau rocheux de la Terre rencontre son noyau externe, constitué de fer liquide. Cette frontière reste hors de portée de tout forage. Pour savoir ce qui s'y passe, les chercheurs exploitent les vibrations produites par les séismes et enregistrées à la surface.
Illustration de la Terre en coupe, dévoilant son noyau interne et externe.
Image: Argonne National Laboratory / Flickr / CC 2.0
Certaines vibrations traversent le noyau avant d'arriver aux stations de mesure. Sur leur trajet, de faibles signaux peuvent apparaître juste avant l'onde principale. Ils proviennent de vibrations déviées par des zones où les roches diffèrent de leur environnement. Ces signaux discrets donnent ainsi des indices sur des structures profondément enfouies.
Leur repérage est très long lorsqu'il est effectué manuellement. Yurui Guan, Juan Li et leurs collègues ont donc entraîné un système d'apprentissage automatique à reconnaître ces signaux. Ils ont analysé plus de 2 millions d'enregistrements issus de séismes de magnitude 6 ou plus, survenus entre 1990 et 2024.
Le système en a identifié 174 929, soit environ dix fois plus que les ensembles de données utilisés auparavant. Cette quantité change la carte obtenue. Des régions qui paraissaient séparées dans les études précédentes forment désormais, dans certains secteurs, des bandes beaucoup plus continues.
Pour comprendre ce que ces signaux révèlent, il faut regarder juste au-dessus du noyau. Les chercheurs y connaissent déjà des zones où les ondes sismiques ralentissent fortement. Leur composition et leur origine restent discutées. Elles pourraient notamment contenir des matériaux différents des roches voisines, voire des parties localement fondues.
La nouvelle analyse retrouve plusieurs de ces régions connues, ce qui permet de comparer la méthode avec des observations indépendantes. Surtout, elle fait ressortir six zones présentant une forte probabilité de diffuser les ondes sismiques. Elles n'avaient pas été documentées auparavant.
Ces différences profondes peuvent garder la trace de l'histoire interne de notre planète. Certaines pourraient être liées à d'anciens morceaux de plaques tectoniques descendus dans le manteau ou à des roches partiellement fondues. Plusieurs mécanismes peuvent aussi avoir agi ensemble au fil du temps.
Les six nouvelles zones fournissent maintenant des cibles précises pour de futures études. Les chercheurs pourront combiner plusieurs types d'ondes sismiques afin d'en obtenir des images plus détaillées et de tester ce qui se cache réellement à la frontière entre manteau et noyau.