La Terre a-t-elle vraiment un pouls ?

Le pouls

Le pouls de la Terre est un thème central de la campagne de Yara pour l'ambition de Développer un avenir agro-alimentaire durable et respectueux de l'environnement. Pour en savoir plus sur la science qui se cache derrière ce pouls, Yara s'est entretenue avec Lars Eivind Augland, professeur associé au département des géosciences de l'Université d'Oslo. Augland travaille dans le domaine de la géochronologie et étudie la chronologie de divers événements au cours des temps géologiques, qu'il s'agisse de la formation des continents de la Terre ou de l'évolution du climat au fil du temps.

Augland trouve le phénomène d'une impulsion de 26 secondes fascinant et passionnant.

- "Oui, on peut parler d'une sorte d'impulsion. La croûte terrestre connaît des secousses régulières. Elles sont si petites qu'elles ne constituent pas une menace comme peuvent l'être de véritables tremblements de terre."

Augland explique que toutes les 26 secondes, l'impulsion en provenance de la Terre est captée par des stations sismiques réparties dans le monde entier. C'est en Afrique de l'Ouest, en Amérique du Nord et en Europe que les signaux sont les plus évidents. L'impulsion est l'un des rares signaux générés de manière régulière, claire et précise. L'origine de ce phénomène n'est pas claire, mais il existe plusieurs explications possibles, notamment les vagues océaniques, les volcans et l'accumulation et la libération de pression dans les fissures remplies d'eau des couches sédimentaires situées sous le plancher océanique.

- "À l'origine, les micro-séismes, ou les impulsions détectées à des intervalles de 26 secondes, ont été expliqués par l'activité des vagues dans le golfe de Guinée, en Afrique de l'Ouest. Des conditions de profondeur particulières, la géométrie du fond marin et la côte ont été mises en avant comme causes possibles. En raison de la façon dont les vagues frappent et créent une résonance sur le fond marin, elles pourraient à leur tour se propager sous forme d'ondes sismiques dans la croûte terrestre", explique Augland.

Il poursuit en expliquant que l'activité volcanique a été citée comme une autre explication possible, mais qu'aucune trace de volcan actif n'a été trouvée dans la mer dans la région.

- "Une troisième explication peut être trouvée dans la dernière étude publiée dans la célèbre revue Earth and Planetary Science Letters, qui affirme que les fluides circulant dans les réseaux de fissures fractales dans les sédiments sous le plancher océanique sont à l'origine des tremblements", déclare M. Augland.

La régularité des impulsions pourrait être due aux conditions particulières du fond marin du Golfe de Guinée, constitué de couches de sédiments riches en eau et soumises à des pressions. En raison de la charge sédimentaire provenant du fleuve Niger, la pression de l'eau augmente dans les fonds marins. Les différences de pression entraînent des écoulements d'eau dans les fissures du fond marin, comme dans une pompe hydraulique, où la pression augmente jusqu'à un certain point avant d'être relâchée comme un déclencheur. La régularité de l'accumulation et de la libération de la pression est à l'origine des secousses qui peuvent être enregistrées sous forme d'impulsions par les sismomètres du monde entier. La différence de pression peut être amplifiée par l'activité des vagues dans le Golfe de Guinée.

- "En ce sens, la nouvelle étude réunit les explications précédentes concernant l'activité des vagues et les mouvements dans la partie supérieure de la croûte terrestre", explique Augland.

Augland souligne qu'aucune de ces trois explications n'a été suffisamment testée. Cela nécessiterait des études sous-marines approfondies dans les zones concernées du Golfe de Guinée, ainsi que des mesures pour identifier la source exacte des tremblements de terre.

Découvert dans les années 60

Le fait que la Terre ait une impulsion toutes les 26 secondes a été découvert au début des années 1960. Cette pulsation a été enregistrée pour la première fois par le sismologue américain Jack Oliver, qui a notamment joué un rôle important dans le développement de la théorie de la tectonique des plaques et a travaillé sur l'enregistrement des explosions de bombes atomiques à l'aide d'ondes sismiques. Depuis, les scientifiques ont recueilli suffisamment de données pour déterminer que les secousses régulières ont persisté au-delà du premier enregistrement et forment une sorte de pulsation rythmique.

- "Il est remarquable que ces secousses se produisent de manière aussi régulière, et ce depuis tant de décennies. Il s'agit encore d'un phénomène transitoire dans un contexte géologique. Si l'on remonte quelques milliers d'années en arrière, le niveau de la mer était différent. La dernière période glaciaire, qui s'est achevée il y a environ 10 000 ans, a entraîné d'importantes variations du niveau de la mer lors de la fonte des glaces terrestres. Ces changements du niveau de la mer jouent probablement un rôle", explique Augland

Plusieurs "pouls"

Selon Augland, la Terre a de nombreuses impulsions. L'une d'entre elles est cette courte pulsation qui se produit toutes les 26 secondes, tandis que d'autres pulsations soutenues sont celles qui sont contrôlées par les paramètres astronomiques et le rayonnement solaire.

- Nous devons tenir compte des variations de l'orbite terrestre autour du Soleil et de l'inclinaison de l'axe de la Terre, qui définissent ce que l'on appelle les cycles de Milankovitch. Ces impulsions, dont les périodicités prévisibles varient entre 10 000 et 400 000 ans, sont activement utilisées pour étudier le climat. D'autres impulsions qui ont été proposées, mais qui sont actuellement plus spéculatives, sont liées à l'échange de chaleur entre le manteau profond de la Terre et sa croûte, qui pourrait donner lieu à des supervolcans, à la formation de continents et à des cycles de tectonique des plaques qui affectent le climat en absorbant ou en libérant du CO2 dans l'atmosphère. Ces cycles ont des impulsions de dizaines à centaines de millions d'années", explique Augland.

- "Lorsque j'ai pris connaissance de ce phénomène [ de pouls de 26 secondes], il a immédiatement suscité mon intérêt, car je m'efforce de comprendre certains de ces autres cycles afin d'en savoir plus sur l'histoire de la Terre. Il est évidemment passionnant de constater que nous disposons localement de processus réguliers et prévisibles qui peuvent être ressentis à l'échelle mondiale. Ce pouls ne dit peut-être rien sur les principaux processus terrestres et les conditions de vie, mais il est incontestablement intéressant car il montre à quel point le monde est connecté. Et puis il y a quelque chose de mystérieux quand on découvre des phénomènes qui ne sont pas si faciles à expliquer et sur lesquels on travaille depuis plus de 50 ans sans savoir avec certitude d'où ils viennent".

Sources

Chen, Y., Xie, J. and Ni, S., 2022. Generation mechanism of the 26 s and 28 s tremors in the Gulf of Guinea from statistical analysis of magnitudes and event intervals. Earth and Planetary Science Letters, 578, p.117334.

Lantink, M.L., Davies, J.H., Ovtcharova, M. and Hilgen, F.J., 2022. Milankovitch cycles in banded iron formations constrain the Earth–Moon system 2.46 billion years ago. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(40), p.e2117146119.

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Oliver, J., 1963. Additional evidence relating to “a worldwide storm of microseisms with periods of about 27 seconds”. Bulletin of the Seismological Society of America, 53(3), pp.681-685.

Shapiro, N.M., Ritzwoller, M.H. and Bensen, G.D., 2006. Source location of the 26 sec microseism from cross‐correlations of ambient seismic noise. Geophysical research letters, 33(18).

Wu, Y., Fang, X., Jiang, L., Song, B., Han, B., Li, M. and Ji, J., 2022. Very long-term periodicity of episodic zircon production and Earth system evolution. Earth-Science Reviews, p.104164.