Et ce faisant, une équipe de scientifiques dirigée par Oliver Tschauner, minéralogiste à l’Université de Las Vegas, a clarifié la définition du minéral le plus abondant de la Terre – une forme à haute densité de silicate de magnésium et de fer, maintenant appelée Bridgmanite – et défini des plages de contraintes estimées pour sa formation. Leurs recherches ont été effectuées à l’Advanced Photon Source, une installation d’utilisateurs du Bureau des Sciences du Département américain de l’Énergie (DOE) située au Laboratoire national d’Argonne du DOE.

Le minéral a été nommé d’après Percy Bridgman, lauréat du prix Nobel de 1946 et pionnier de la recherche sur la haute pression. La dénomination fait plus que combler une lacune fâcheuse dans le jargon scientifique; elle aidera également notre compréhension de la Terre profonde.

Pour déterminer la composition des couches internes de la Terre, les scientifiques doivent tester des matériaux sous des pressions et des températures extrêmes. Depuis des décennies, les scientifiques pensent qu’une structure pérovskite dense représente 38% du volume terrestre et que les propriétés chimiques et physiques de la Bridgmanite ont une grande influence sur la façon dont les éléments et la chaleur traversent le manteau terrestre. Mais comme le minéral n’a pas survécu au voyage à la surface, personne n’a pu tester et prouver son existence – une exigence pour obtenir un nom de l’Association minéralogique internationale.

La compression par choc qui se produit lors de collisions de corps d’astéroïdes dans le système solaire crée les mêmes conditions hostiles que la Terre profonde – environ 2 100 degrés Celsius (3 800 degrés Farenheit) et des pressions environ 240 000 fois supérieures à la pression atmosphérique au niveau de la mer. Le choc se produit assez rapidement pour inhiber la dégradation de la Bridgmanite qui se produit lorsqu’elle se produit sous une pression plus basse, telle que la surface de la Terre. Une partie des débris de ces collisions tombe sur Terre sous forme de météorites, la Bridgmanite étant « gelée” dans une veine de fusion par choc. Des essais antérieurs sur des météorites en microscopie électronique à transmission ont endommagé les échantillons par rayonnement et des résultats incomplets.

L’équipe a donc décidé d’essayer une nouvelle tactique: des rayons X micro-focalisés non destructifs pour l’analyse de diffraction et de nouvelles techniques de détection de zone à lecture rapide. Tschauner et ses collègues de Caltech et du GeoSoilEnviroCARS, une ligne de rayons X opérée par l’Université de Chicago à l’APS du Laboratoire national d’Argonne, ont profité de la haute énergie des rayons X, qui leur donne la capacité de pénétrer la météorite, et de leur brillance intense, qui laisse peu de rayonnement derrière eux pour causer des dommages.

L’équipe a examiné une section de la météorite L-chondrite Tenham, très choquée, qui s’est écrasée en Australie en 1879. La ligne de faisceau GSECARS était optimale pour l’étude car c’est l’un des principaux sites de recherche à haute pression du pays.

Les grains de Bridgmanite sont rares dans la météorite de Tenhma et leur diamètre est inférieur à 1 micromètre. L’équipe a donc dû utiliser un faisceau fortement focalisé et effectuer une cartographie de diffraction hautement résolue spatialement jusqu’à ce qu’un agrégat de Bridgmanite soit identifié et caractérisé par une analyse structurale et compositionnelle.

Ce premier spécimen naturel de Bridgmanite est venu avec quelques surprises: Il contient une quantité étonnamment élevée de fer ferrique, au-delà de celle des échantillons synthétiques. La Bridgmanite naturelle contient également beaucoup plus de sodium que la plupart des échantillons synthétiques. Ainsi, la chimie cristalline de la Bridgmanite naturelle fournit de nouvelles connaissances chimiques cristallines. Cet échantillon naturel de Bridgmanite pourrait servir de complément aux études expérimentales des roches du manteau profond à l’avenir.

Avant cette étude, les connaissances sur les propriétés de la Bridgmanite n’étaient basées que sur des échantillons synthétiques car elle ne reste stable qu’en dessous de 660 kilomètres (410 miles) de profondeur à des pressions supérieures à 230 kbar (23 GPa). Lorsqu’il est sorti de la Terre intérieure, les pressions plus basses le transforment en minéraux moins denses. Certains scientifiques pensent que certaines inclusions sur les diamants sont les marques laissées par la Bridgmanite qui ont changé au fur et à mesure que les diamants ont été déterrés.

Les résultats de l’équipe ont été publiés dans le numéro du 28 novembre de la revue Science sous le titre  » Discovery of bridgmanite, the most abundant mineral in Earth, in a shocked meteorite ”, par O. Tschauner à l’Université du Nevada à Las Vegas, N.V.; C. Ma; J.R. Beckett; G.R. Rossman au California Institute of Technology à Pasadena, Californie.; C. Prescher; V.B. Prakapenka à l’Université de Chicago à Chicago, IL.

Cette recherche a été financée par le département américain de l’Énergie, la NASA et la NSF.

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