Un gaz ancien datant du début des temps fuit du cœur de la Terre

L'ancien hélium primordial qui a été forgé à la suite du Big Bang s'échappe du cœur de la Terre, rapportent des scientifiques dans une nouvelle étude.

Mais rassurez-vous, il n'y a pas lieu de s'inquiéter, disent les experts, la Terre ne se dégonfle pas, mais cette découverte est la confirmation d'un détail jusqu'ici non résolu sur la naissance de notre planète : la Terre s'est formée à l'intérieur d'une nébuleuse solaire, le même nuage moléculaire qui a donné naissance au Soleil.

Cette étude suggère également que d'autres gaz primordiaux pourraient s'échapper du noyau de la Terre dans le manteau, ce qui pourrait fournir des informations sur la composition de la nébuleuse solaire.

L'hélium sur Terre se présente sous forme de deux isotopes stables. Le plus courant est de loin l'hélium-4, dont le noyau contient deux protons et deux neutrons. L'hélium-4 représente environ 99,99986 % de l'hélium de notre planète.

L'autre isotope stable, qui représente environ 0,000137 % de l'hélium de la Terre, est l'hélium-3, avec deux protons et un neutron.

L'hélium-4 est principalement le produit de la désintégration radioactive de l'uranium et du thorium, qui se produit ici même sur Terre. Au contraire, l'hélium-3 est principalement primordial, formé dans les instants qui suivent le Big Bang, mais il peut également être produit par la désintégration radioactive du tritium.

Il s'agit du gaz détecté s'échappant du cœur de la Terre, l'isotope Helium-3, qui fuit principalement le long du système de crêtes volcaniques au milieu de l'océan, ce qui nous donne une bonne indication de la vitesse à laquelle il s'échappe de la croûte.

Ce taux est d'environ 2 000 grammes par an : « assez pour remplir un ballon de la taille d'un bureau », explique le géophysicien Peter Olson de l'Université du Nouveau-Mexique.

« C'est une merveille de la nature, et un indice de l'histoire de la Terre, qu'il y ait encore une quantité importante de cet isotope à l'intérieur de la Terre », ajoute-t-il.

Ce qui est moins clair, c'est la source ; la quantité d'hélium-3 qui pourrait émerger du noyau, par rapport à la quantité présente dans le manteau.

Cela nous indiquerait la source de l'isotope. Lorsque la Terre s'est formée, elle l'a fait en recueillant des matériaux provenant de la poussière et du gaz qui flottaient autour du Soleil nouveau-né.

La seule façon pour que des quantités importantes d'hélium-3 puissent se trouver à l'intérieur du noyau planétaire est qu'il se forme dans une nébuleuse florissante. Cela signifie, pas à la périphérie, et non pas comme il s'est dissipé et a volé.

Olson et son collègue, le géochimiste Zachary Sharp de l'Université du Nouveau-Mexique, ont étudié la modélisation de l'inventaire d'hélium de la Terre au fur et à mesure de son évolution. Tout d'abord, comment elle s'est formée, un processus au cours duquel la protoplanète s'est accumulée et a incorporé de l'hélium ; puis après le Grand Impact.

Les astronomes pensent que cela s'est produit lorsqu'un objet de la taille de Mars a heurté une Terre très jeune, envoyant des débris sur l'orbitale de la Terre, qui se sont finalement recombinés pour former la Lune.

Au cours de cet événement, qui aurait refondu le manteau, une grande partie de l'hélium contenu dans le manteau aurait été perdue. Le cœur, cependant, est plus résistant aux chocs, ce qui suggère qu'il pourrait constituer un réservoir assez efficace pour retenir l'hélium-3.

En fait, c'est ce que les chercheurs ont découvert. En utilisant la vitesse actuelle à laquelle l'hélium-3 s'échappe de l'intérieur, ainsi que des modèles du comportement des isotopes de l'hélium, Olson et Sharp ont découvert qu'il y a probablement 10 téragrammes (10 milliards de grammes) par pétagrame (100 millions de tonnes) d'hélium-3 au cœur de notre planète.

Cela suggère que la planète doit s'être formée au sein d'une nébuleuse solaire prospère et qu'elle n'a pas « rejoint » le système solaire après sa formation. Toutefois, plusieurs incertitudes subsistent. La probabilité que toutes les conditions de séquestration de l'hélium-3 soient remplies dans le cœur de la Terre est modérément faible, ce qui signifie qu'il pourrait y avoir moins d'isotopes que ne le suggèrent les travaux de l'équipe.

Cependant, il est possible qu'il y ait aussi une abondance d'hydrogène primordial au cœur de notre planète, piégé dans le même processus qui a pu accumuler de l'hélium-3. Selon les chercheurs, la recherche de preuves de fuite d'hydrogène pourrait aider à valider les résultats.

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