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En cartographiant la chaleur qui s’échappe au-dessous de la calotte glaciaire du Groenland, un scientifique de la NASA a affiné notre compréhension de la dynamique qui domine et façonne les planètes terrestres. Le Dr Yasmina M. Martos, un scientifique planétaire du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, a extrait des informations géologiques sur le champ magnétique, la gravité et d’autres informations géologiques sur la quantité et la distribution de chaleur sous la partie nord-américaine du Groenland.

Cartographier la chaleur du Groenland

La carte de chaleur qui en résulte a exposé une piste thermique sous le Groenland qui enregistre le mouvement d’un continent à travers l’histoire de la Terre. On pense que le Groenland s’est déplacé lentement au-dessus d’un panache du manteau; une source de grande chaleur, qui a laissé une cicatrice diagonale de roche chaude et dense sous la surface, lorsque la plaque tectonique s’est déplacée. Le Groenland s’est déplacé d’une latitude plus au sud vers l’Arctique pendant plus de 100 millions d’années, une période où le supercontinent, la Pangée s’est brisé en plusieurs continents.

Finalement, on pense que le panache a formé l’Islande au-dessus de la surface de l’océan à travers d’innombrables éruptions volcaniques – une trace visible de l’existence du panache, contrairement à la cicatrice cachée du Groenland. « Je ne pense pas qu’il existe un autre endroit sur Terre où l’histoire d’un panache a été enregistrée par un morceau de continent qui n’a pas été affecté à la surface », a déclaré Martos. « Mais c’est là, donc nous pouvons utiliser la chaleur thermique pour comprendre l’histoire de cette région. »

Le suivi de ces géodynamiques des planètes aide les scientifiques à comprendre leur évolution. Mais plus immédiatement, les informations sur la chaleur alimentent les modèles de changement du niveau de la mer sur Terre, en aidant les scientifiques à prédire le comportement de la glace. Ceci est particulièrement important pour la surface de la terre qui, dans le cas du Groenland, est enfouie sous des kilomètres de glace et est donc difficile à atteindre. Plus de 80% du Groenland est recouvert de glace.

Là où il y a de la chaleur il pourrait y avoir un panache

Dans un article sur les recherches géophysiques daté du 1er août, Martos et son équipe ont cartographié le flux de chaleur géothermique, ou taux d’évacuation de la chaleur, au Groenland. Leurs modèles, étonnamment, ont montré des variations régionales, plus un chemin de chaleur le long d’une route du nord-ouest au sud-est de l’île. « Nous nous attendions à ce que le Groenland ait un signal plus uniforme du flux de chaleur géothermique dans son intérieur, mais ce n’est pas le cas », a déclaré Martos, l’auteur principal sur le papier.

D’autres auteurs incluent Tom A. Jordan et David G. Vaughan du British Antarctic Survey; Manuel Catalán de l’Institut Royal et Observatoire de la Marine Espagnole; Thomas M. Jordan de l’Université Stanford et de l’Université de Bristol, et Jonathan L. Bamber, également de l’Université de Bristol.

L’équipe suggère que la cicatrice a été créée lorsque la plaque tectonique, qui comprend le Groenland, s’est déplacée au cours des millénaires sur un panache de manteau actif sous la lithosphère. La lithosphère est la couche externe de la Terre; elle comprend la croûte et la partie supérieure du manteau. Ce panache est un canal de roche chaude qui commence à des centaines de kilomètres sous la surface. Il s’élève à travers le manteau et atteint le fond de la lithosphère. La chaleur est ensuite transportée à travers la lithosphère et modifie sa composition chimique, ce qui épaissit la croûte.

Parce que la région du nord-ouest du Groenland a quitté le panache plus tôt, il apparaît que les modèles de Martos sont significativement plus frais que le sud-est. Bien que la région du sud se refroidisse lentement. « La bonne chose est que la chaleur est enregistrée maintenant, mais probablement que dans cent millions d’années, nous ne verrons plus cela », a déclaré Martos.

Un panache similaire a formé les îles hawaïennes et alimente actuellement les éruptions du volcan du Kilauea. La chaîne hawaïenne d’îles et de monts sous-marins qui ont été créés lorsque la plaque du Pacifique s’est déplacée sur le panache au milieu de l’océan Pacifique est une représentation visible du type de cicatrice que Martos a trouvée sous le Groenland.

La chaleur sous la surface de la Terre

Les panaches sont l’un des nombreux phénomènes de transport de chaleur géothermique sur Terre; leur nombre est incertain, mais les scientifiques pensent qu’il pourrait y en avoir jusqu’à 20. Sinon, la planète interne est chauffée de manière uniforme tout au long de la décomposition des éléments radioactifs, dans les couches supérieures de la Terre. Il y a aussi la chaleur primordiale laissée par la formation de notre planète il y a 4,5 milliards d’années, et par les météorites qui la martèlent. L’équipe a examiné ces sources de chaleur, a déclaré Martos, mais a exclu leur rôle dans la production de la cicatrice, car ils auraient formé un modèle de chaleur uniforme à travers le Groenland.

Un autre facteur qui peut augmenter la chaleur dans un endroit spécifique est l’activité tectonique. Cette activité comprend le rifting – ou la désintégration des plaques continentales, qui crée un espace pour que le manteau plus chaud fasse des bulles à la surface – et des éruptions volcaniques. Mais ces phénomènes ne concordaient pas non plus avec les conclusions de l’équipe, a déclaré Martos, étant donné que le Groenland est un craton, ou un ancien morceau de continent dépourvu d’événements tectoniques majeurs.

Mesurer la chaleur sans toucher la surface

Parce que le Groenland est recouvert d’une couche de glace d’une épaisseur pouvant atteindre 3 km au centre, il est presque aussi difficile d’obtenir des échantillons physiques du sol sous la glace que de les obtenir depuis la Lune. Les données détectées à distance offrent pratiquement la seule fenêtre sur la dynamique du sous-sol du Groenland. L’équipe de Martos a décidé d’étudier les informations du champ magnétique recueillies par les magnétomètres, des instruments pilotés par des avions qui mesurent la force du champ magnétique de la Terre. Les données ont révélé des anomalies dans le magnétisme des roches au-dessous du Groenland.

Le magnétisme est lié à la température, ainsi les roches chauffées à certaines températures perdent leur magnétisme. Cela arrive généralement à l’intérieur de la Terre. Parce que la magnétite est le minéral magnétique le plus abondant dans la partie inférieure de la croûte, les chercheurs ont étudié ce minéral exclusivement. La magnétite perd ses propriétés ferromagnétiques, ou magnétisme, lorsqu’elle est chauffée à 580 degrés Celsius, un point connu sous le nom de température de Curie. La prise en compte de l’effet de cette température sur la magnétite a permis à l’équipe de trouver la base du magnétisme dans la croûte du Groenland. De là, ils ont observé les variations de profondeur de l’emplacement de la température de Curie pour la magnétite afin de cartographier la chaleur dégagée dans l’ensemble de l’île.

Le long de la trajectoire du panache, l’équipe a constaté que la température de Curie était plus proche de la surface. Cela prouvait que le panache avait chauffé le fond de la lithosphère et que la chaleur était toujours là. L’équipe a également utilisé des données de la gravité pour modéliser les caractéristiques de la lithosphère et confirmer l’effet du panache sur l’épaisseur de la croûte.

Dans la partie centrale de l’île, l’équipe a estimé les valeurs du flux de chaleur géothermique autour de 60 à 70 milliwatts par mètre carré, ou jusqu’à 50 pour cent de plus que les parties de l’île non touchées par le panache. C’est une petite quantité; par comparaison, une ampoule de 100 watts génère 1 000 fois plus de chaleur.

Pourtant, a déclaré Martos et ses co-auteurs, la chaleur qu’ils ont trouvée peut faire fondre la glace à la base de l’inlandsis du Groenland. Cependant, cela ne contribue pas à la fonte accélérée des glaciers du Groenland. Comme la chaleur géothermique diminue pendant des périodes aussi longues – des dizaines de millions d’années – il n’y a probablement eu aucun changement dans le flux de chaleur depuis la formation complète de la glace au Groenland il y a environ 3 millions d’années.

Comprendre d’autres corps rocheux dans notre système solaire

Ces outils de modélisation de Martos aideront les scientifiques à mieux comprendre l’effet de la chaleur sous la surface sur des choses comme la fonte ou la casse à la base des calottes glaciaires et des glaciers sur Terre. Cela les aidera également à étudier des endroits éloignés sur Terre et d’autres corps rocheux dans notre système solaire. Martos a commencé cette recherche alors qu’elle était membre de l’A.M.S.C. de l’Union européenne au British Antarctic Survey.

Crédit photo, vidéos et Source : NASA