Une étude, dont les résultats intitulés «Dynamic X-ray diffraction observation of shocked solid iron up to 170 GPa» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis de prouver expérimentalement la pertinence de l’utilisation de la compression par laser pour étudier les intérieurs planétaires.

Rappelons tout d'abord que «le champ magnétique des planètes telluriques dépend des propriétés à haute pression et température des matériaux qui composent leur noyau». Pour ce qui concerne l'intérieur de notre planète, «les conditions de pression et de température sont telles que son cœur, composé majoritairement de fer, est constitué à la fois d’une enveloppe liquide et d’une graine solide» et c'est la couche liquide, conductrice et convective, qui «par effet dynamo associé à la rotation de la Terre et à la dissipation de chaleur d’origine interne» est la source du champ magnétique terrestre.

Actuellement, «le comportement du fer, qui compose majoritairement le noyau de la Terre, est largement étudié par différentes techniques» qui ne donnent cependant pas accès à la température, «qui est un paramètre capital pour certains processus comme le flux de chaleur entre le noyau et le manteau profond, le taux de recristallisation de la graine, l’entretien de la géodynamo». Or «la chaleur provenant du noyau est essentielle car elle influence la nature des mouvements convectifs dans le manteau, responsables de la tectonique des plaques et permet d’entretenir le champ magnétique terrestre».

Comme les données sur le diagramme de phase du fer, issues de nombreux travaux, aussi bien expérimentaux que théoriques, menés depuis plus de vingt ans, «apparaissent aujourd’hui contradictoires dès que la pression dépasse le mégabar», l'étude ici présentée, en vue de s’approcher au plus près des conditions réelles de pression et de température extrêmes, a employé une nouvelle méthode expérimentale «couplant diffraction X et compression par onde de choc créée à l’aide d’un laser de puissance».

Les expériences «ont été réalisées à la fois sur les installations laser GEKKO XII de l’Université d’Osaka et LULI2000 de l’Ecole Polytechnique» en utilisant «un dispositif expérimental inédit qui a permis, entre autre, de collecter pour la première fois du signal diffracté par le fer hautement comprimé pendant le temps très court (1 nanoseconde = 1 milliardième de seconde)».

C'est ainsi que «du fer solide dans sa phase dite 'hcp' (hexagonal closed packed, empilement atomique hexagonal compact)» a pu être observé «à des pressions supérieures à 1,7 mégabar (1 million 700 mille fois la pression atmosphérique) et des températures de 4150 degrés (K) dans une région du diagramme de phase encore quasiment inexplorée».

Cette étude, qui démontre clairement la faisabilité de telles expériences et confirme «la pertinence de l’utilisation de la compression par laser pour étudier les intérieurs planétaires», permet, en outre, de valider ou à l’inverse d’infirmer les précédentes études contradictoires, grâce à l'obtention de «la structure du fer hautement comprimé juste avant sa fusion».