À 5 000 kilomètres sous vos pieds, là où la pression atteint 111 gigapascals et la température dépasse 4 800 °C, se cache une réserve colossale que personne n’avait réussi à quantifier avec précision. Le noyau de la Terre contiendrait entre 0,07 et 0,36 % de son poids en hydrogène, ce qui équivaut à 9 à 45 océans d’eau. C’est la conclusion publiée en février 2026 dans Nature Communications par une équipe menée par Dongyang Huang, de l’Université de Pékin, et Motohiko Murakami, de l’ETH Zurich. Un résultat qui redistribue les cartes d’un débat vieux de plusieurs décennies.
À retenir
- Le noyau terrestre cache un réservoir d’hydrogène 45 fois plus grand que tous nos océans réunis
- Une technique révolutionnaire permet enfin de mesurer précisément ce qui était resté invisible pendant 90 ans
- Cette découverte suggère que la Terre était ‘humide’ dès sa formation, pas après un bombardement cométaire
Sommaire
- Un déficit de densité qui cachait une réponse
- Atome par atome, à 111 gigapascals
- La théorie des comètes mise à rude épreuve
- Un moteur planétaire aux conséquences multiples
Un déficit de densité qui cachait une réponse
Le noyau terrestre est majoritairement composé de fer, mais sa densité n’est pas suffisamment élevée pour qu’il soit constitué de fer pur. Il contiendrait donc d’autres éléments plus légers, tels que l’hydrogène. Ce « déficit de densité » intrigue les géophysiciens depuis les années 1930, depuis qu’Inge Lehmann a mis en évidence l’existence d’un noyau interne solide entouré d’un noyau externe liquide. Les soupçons portaient depuis longtemps sur l’hydrogène, mais le problème persistait : comment le mesurer ?
L’hydrogène est difficile à quantifier « parce qu’il est l’élément le plus léger et le plus petit, ce qui signifie que sa quantification dépasse les capacités des méthodes analytiques courantes », explique Huang. Les recherches antérieures inféraient la quantité d’hydrogène dans le noyau par diffraction des rayons X, en regardant la structure en réseau des cristaux de fer qui se dilate davantage en présence d’hydrogène. Mais ces interprétations variaient considérablement, allant de 10 parties par million à 10 000 parties par million, soit entre 0,1 et plus de 120 océans. Une fourchette si large qu’elle ne disait pratiquement rien.
Atome par atome, à 111 gigapascals
Des chercheurs de l’Université de Pékin et de l’École polytechnique fédérale de Zurich ont proposé une nouvelle évaluation en utilisant des cellules à enclumes de diamant chauffées au laser afin de reproduire les conditions du noyau terrestre. Le principe : deux minuscules diamants compriment un échantillon de métal pendant qu’un laser le chauffe à des températures dignes du Soleil. L’équipe a placé des échantillons de fer analogues au noyau et du verre de silicate hydraté, représentant les premiers océans magmatiques de la Terre, dans les cellules à enclumes de diamant pour induire la fusion, dans des conditions similaires à celles du noyau.
La vraie rupture méthodologique vient ensuite. Utilisant la tomographie par sonde atomique, les scientifiques ont pu « éplucher » les échantillons atome par atome. Cette technique d’une précision inouïe a permis d’observer directement comment l’hydrogène, le silicium et l’oxygène interagissent et se lient au fer à l’échelle atomique. Résultat ? L’hydrogène, l’oxygène et le silicium s’introduisent simultanément dans les cristaux de fer sous ces conditions extrêmes. Et le ratio molaire silicium/hydrogène mesuré était proche de 1 pour 1, ce qui, combiné aux estimations connues de la teneur en silicium du noyau, a permis d’extrapoler la concentration totale d’hydrogène.
Ce que l’on trouve n’est pas de l’eau liquide. L’hydrogène ne réside pas dans le noyau comme un gaz libre ou des molécules d’eau. Il fait partie intégrante du métal lui-même, formant des hydrures de fer liés à des nanostructures riches en silicium et en oxygène au sein d’un alliage de fer. Penser à des mers souterraines serait une image romantique mais fausse.
La théorie des comètes mise à rude épreuve
Pendant des décennies, l’hypothèse dominante pour expliquer l’origine de l’eau sur Terre reposait sur un bombardement cométaire tardif : des astéroïdes et comètes riches en glace auraient percuté la planète après sa formation pour lui apporter ses océans. L’hydrogène se trouverait majoritairement dans les couches superficielles de la Terre si une livraison cométaire d’hydrogène avait eu lieu. Or, un réservoir d’hydrogène dans le noyau indique que l’hydrogène a plus vraisemblablement été livré avant que le noyau ne soit entièrement formé.
Une telle accumulation suggère que la Terre était humide dès le départ. Cela implique que notre planète a accumulé de l’hydrogène directement à partir du disque protoplanétaire, ce nuage de gaz et de poussière entourant le jeune Soleil. À l’époque de l’océan magmatique, lorsque la surface de la planète était un océan de roche fondue, l’hydrogène se dissolvait activement dans le métal liquide. Sous l’effet de la gravité, ce métal coulait vers le centre, entraînant avec lui de vastes quantités d’hydrogène et les piégeant dans le noyau en formation.
Hilke Schlichting, professeure à l’UCLA qui n’a pas participé à l’étude, confirme la cohérence du raisonnement : « cette quantité d’hydrogène dans le noyau n’a pu se former que lors de la formation initiale de la Terre. » Ce qui ne signifie pas que les comètes n’ont rien apporté, mais qu’elles n’auraient constitué qu’une source secondaire.
Un moteur planétaire aux conséquences multiples
Les résultats indiquent en outre que le noyau pourrait contenir le plus grand réservoir d’hydrogène de la planète, dépassant le volume trouvé dans les océans, l’atmosphère et le manteau réunis. Ce constat a des répercussions bien au-delà de la géochimie historique.
Au fil du temps, une partie de cet hydrogène s’est probablement infiltrée dans le manteau pour y devenir de l’eau. Cette eau faciliterait la fusion des roches mantelliques, générant du magma et alimentant les éruptions volcaniques jusqu’à la surface. Le volcanisme que nous observons aujourd’hui porterait donc, en partie, la signature chimique d’un processus amorcé il y a 4,5 milliards d’années au cœur de la planète.
Ce cycle aurait joué un rôle depuis que le noyau a commencé à refroidir et que l’hydrogène, le silicium et l’oxygène ont commencé à cristalliser en son sein il y a environ 4,5 milliards d’années. Cette cristallisation aurait créé une convection dans le noyau, fournissant une « force motrice pour un ancien géodynamo permettant de générer le champ magnétique terrestre, indispensable au développement de la Terre en tant que lieu habitable. »
Une nuance s’impose cependant avant de conclure trop vite. L’estimation pourrait être sous-évaluée, selon Kei Hirose, planétologue à l’Université de Tokyo. De l’hydrogène aurait pu s’échapper lors de la décompression des échantillons, ce qui n’a pas été pris en compte dans les nouveaux calculs. les 45 océans pourraient n’être qu’un plancher. La découverte renforce l’idée que les planètes rocheuses peuvent se former « humides » dès le départ, en capturant des éléments volatils comme l’hydrogène depuis le disque de gaz et de poussière protoplanétaire, ce qui ouvre des perspectives directes pour la recherche de mondes habitables ailleurs dans la galaxie.
Sources : trustmyscience.com | mixvale.com.br