La roche continentale sous-jacente à la côte est de l'Amérique du Nord est assez ennuyeuse, tectoniquement parlant. Les derniers événements géologiques dramatiques se sont produits il y a environ 200 millions d'années, et la plupart des changements depuis sont dus à l'érosion glaciaire, éolienne et hydrique.
Mais un projet qui a aidé à imaginer les couches de roche sous le continent avec une clarté sans précédent a permis de révéler une petite caractéristique inhabituelle qui semble être une "goutte" relativement nouvelle de roche chaude et montante sous une partie du nord-est des États-Unis.
La caractéristique inhabituelle avait été repérée auparavant, lorsque les scientifiques ont utilisé les ondes sismiques qui ricochent régulièrement à l'intérieur de la Terre pour révéler certaines des structures cachées sous nos pieds. Ces vagues se déplacent à des vitesses et des angles différents à travers différents types de roches, y compris des roches de températures différentes et des roches se déplaçant dans des directions différentes. La petite caractéristique sous le nord-est s'est révélée être une zone de température inhabituellement élevée, mais les images étaient assez floues.
Entrez dans le projet EarthScope, une initiative financée par la National Science Foundation qui a placé des milliers de détecteurs sismiques et d'autres instruments à travers les États-Unis pour obtenir un aperçu plus clair des diverses caractéristiques - telles que les failles sismiques et les différentes couches de roches anciennes - qui se cachent ci-dessous la surface. Levin a comparé les données EarthScope à passer d'une petite lampe de poche dans une pièce poussiéreuse à un plafonnier.
Ou, pour le comparer avec un autre projet qui illumine le monde, "c'est comparable à l'envoi de Hubble", a-t-il dit, se référant au légendaire télescope spatial.
Avec l'aide d'étudiants de premier cycle travaillant sur des projets de thèse, Levin et ses collègues ont constaté que les vergetures révélatrices laissées lorsque la roche dans les mouvements intérieurs de la Terre manquaient dans la même zone où la roche sous la surface semblait être plus chaude.
Dans l'ensemble, les preuves suggèrent qu'une goutte de roche chaude à environ 100 miles (160 kilomètres) vers le bas se jette vers le haut dans la partie supérieure du manteau terrestre (la couche de Terre juste sous la croûte), ont déclaré les auteurs de l'étude.
La source exacte de ce blob n'est pas claire; il n'a pas les racines profondes dans le manteau vu dans les points chauds tels que ceux qui se trouvent en dessous de Yellowstone ou des îles hawaïennes et alimentent les sources chaudes de l'ancien et les volcans d'Hawaï trouvés à chaque endroit, a déclaré Levin.
Barbara Romanowicz, géophysicienne à UC Berkeley qui n'était pas impliquée dans la recherche, a déclaré dans un e-mail que cette goutte pourrait être liée à un doigt de matériau plus profond dans le manteau qu'elle et un de ses étudiants diplômés décrivent dans des travaux en cours d'examen pour publication dans une revue scientifique. Ce doigt s'étend horizontalement le long d'une piste de hotspot (ou la trace laissée lorsque les plaques tectoniques se sont déplacées sur un hotspot volcanique) depuis la crête médio-atlantique - la couture qui coule au milieu du fond de l'océan - à l'intérieur des terres et vers le nord, a-t-elle déclaré.
"Il peut y avoir d'autres fonctionnalités comme celle qu'ils documentent le long de cette piste, puisant dans le conduit plus profond. Les données ne sont tout simplement pas là pour les voir", a déclaré Romanowicz.
La petite taille et la température chaude de la goutte suggèrent également qu'il s'agit d'une caractéristique relativement jeune - à l'échelle de dizaines de millions d'années - car elle se serait probablement refroidie si elle était plus jeune, a-t-il déclaré. Il n'y a également aucune caractéristique de surface qui pourrait y être connectée, car elle se situe bien en dessous du bord inférieur de la plaque tectonique, a ajouté Levin.
Les mécanismes qui provoquent la formation de bulles de matériau du manteau plus près de la surface que la normale pourraient être à l'origine de la goutte, a-t-il déclaré, mais cela nécessiterait plus de travail pour enquêter.
Une autre grande question est de savoir si c'est une caractéristique qui se produit plus fréquemment sous les continents de la Terre, ou si c'est plus une curiosité. Pour répondre à cela, les scientifiques devront déployer des versions de EarthScope sur d'autres continents pour obtenir le même type d'images précises obtenues pour l'Amérique du Nord, a déclaré Levin.
"C'est le type de résolution dont nous avons besoin partout, et je dirais, non seulement sous les continents, mais aussi sous les océans. Peut-être encore plus sous les océans", a déclaré Romanowicz. Les coûts et les défis techniques ont empêché de tels efforts à ce jour, mais il y a un regain d'intérêt pour la mise en place de tels réseaux. "Cela aidera à comprendre la plomberie dans le manteau terrestre, et une grande partie de l'action se déroule sous les océans", a-t-elle déclaré.
