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Formation et composition du noyau terrestre
mercredi 05 novembre 2014

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Descriptif

Conférence de James Badro organisée par le Bureau des longitudes (Académie des Sciences) et le département de géosciences de l'ENS.

Le noyau terrestre s’est formé lors de la formation de la Terre par accrétion il y a 4.56 milliards d’années. La fusion des matériaux primordiaux constituant la Terre (météorites, planétésimaux, protoplanètes) conduit à la formation d'un océan de magma global dans laquelle se produit le premier (et sans doute le plus majeur) épisode de différentiation globale de la Terre : la différentiation du noyau et sa séparation de la partie silicatée (rocheuse) qui deviendra le manteau. Ce processus de formation a laissé une empreinte claire sur la composition de ces deux entités, ou réservoirs, encore clairement visible aujourd’hui. Premièrement, la géochimie montre que le manteau est fortement appauvri et fractionné en éléments ayant une forte affinité pour le fer (sidérophiles), ces derniers ayant été « pompés » par le noyau métallique lors de sa formation; deuxièmement, ​​la sismologie montre que le noyau lui-même doit contenir une certaine quantité d’éléments légers non-métalliques, acquis lors de sa séparation du manteau silicaté, afin d’expliquer l’observation que le noyau est plus « léger » que le fer pur.
Nous utiliserons de nouvelles données expérimentales (expériences de hautes pressions reproduisant les conditions de pression et de température de la Terre profonde dans le laboratoire) et théoriques (calculs de dynamique moléculaire basés sur un traitement des forces par fonctionnelle de densité) pour montrer quels sont les scénarios de composition et de formation du noyau qui peuvent satisfaire les observations géophysiques et géochimiques actuelles. Nous montrerons que le noyau est composé d’un alliage fer-nickel additionné de silicium et surtout d’oxygène, ce dernier étant l’élément « léger » le plus abondant dans le noyau. Nous montrerons qu’une telle composition ne peut être acquise que si le noyau s’est formé dans des conditions assez spécifiques, et particulièrement à très haute pression et température, indiquant que l’océan de magma, la couche superficielle intégralement fondue de la Terre, avait une profondeur supérieure à 1200 km.

Auteur(s)
James Badro
Institut de Physique du Globe de Paris
Géophysicien

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Cursus :

James Badro est responsable de l'équipe Géophysique expérimentale à l'Institut de Physique du Globe de Paris.

 Il a joué un rôle majeur pour la physique de l'intérieur de la Terre. Il a en effet mis en évidence une transition de spin du fer à 2 000 kilomètres de profondeur, en adaptant des techniques de spectroscopie d'émissions de rayons X. Ses découvertes concernent également la composition chimique des phases du manteau inférieur, synthétisées à haute pression dans la cellule-diamant, ainsi que la mesure de la vitesse du son dans les alliages de fer et d'éléments légers du noyau, permettant par comparaison avec les données de la sismologie de déduire la composition de la graine.
Diplômé de l’ENS Lyon, James Badro s’était dans un premier temps orienté vers la physique avant de se convertir à la géophysique durant sa deuxième année. Il a ensuite fait un post-doctorat au Geophysical Laboratory de la Carnegie Institution (Washington) avant de rentrer en France et d’intégrer le CNRS.

Médaille d'or du CNRS 2007.

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Dernière mise à jour : 09/12/2014