Une étude, dont les résultats intitulés «Low viscosity and high attenuation in MgSiO₃ post-perovskite inferred from atomic-scale calculations» ont été publiés dans la revue Scientific Reports, a permis, grâce à une modélisation à l’échelle atomique des dislocations dans une structure cristalline de type post-perovskite, représentative de la structure de la couche D" (la couche du manteau terrestre située à la frontière du noyau), de mettre en évidence une grande mobilité de ces défauts.

Soulignons tout d'abord que la couche D", «épaisse de quelques centaines de kilomètres», qui constitue, de par sa situation à l’interface noyau-manteau, «une discontinuité thermique, chimique et mécanique», est, en particulier, «caractérisée par d’importantes anomalies des vitesses de propagation des ondes sismiques».

Depuis des années, on cherche à «expliquer les caractéristiques de cette couche D" qui reste, aujourd’hui encore, mal comprise». Plus précisément, alors qu'on avait d'abord pensé que le manteau inférieur était «principalement constitué d’un silicate de magnésium de structure perovskite appelé bridgmanite», il est «apparu en 2004 que pour des pressions supérieures à 120 GPa (et des températures supérieures à 2500K), la bridgmanite se transformait en une phase plus dense appelée post-perovskite», qui n'est «stable et observable que sous ces conditions extrêmes de pression et de température», ce qui rend l'étude de ses propriétés particulièrement difficile.

La seule approche permise, pour prédire le comportement mécanique de la couche D" aux échelles de temps de la convection du manteau («lesquelles échappent à l’échelle humaine»), est la description physique des mécanismes de déformation de cette couche D". Comme le manteau est constitué de roches solides, «les écoulements relatifs à la convection mantellique ne peuvent résulter que de la propagation de défauts cristallins dans les minéraux qui les constituent», le mécanisme de déformation le plus efficace étant «généralement le glissement de lignes de défauts appelées dislocations».

 
Des résultats récents de modélisation ayant montré «que les pressions qui caractérisent la Terre profonde inhibent très fortement ce mécanisme, rendant très difficile la déformation de la bridgmanite», pour «prédire les propriétés mécaniques de la post-perovskite dans les conditions de température et de pression de la couche D"», une modélisation numérique des dislocations à l’échelle atomique dans la post-perovskite, «basée sur des calculs de mécanique quantique», a été réalisée dans le cadre de l'étude ici présentée.

Il est ainsi apparu que, du fait de la structure cristalline très particulière de la post-perovskite, «constituée d’une alternance de couches de silicium et de magnésium», les dislocations ont la capacité «de glisser très facilement (sans friction) entre ces couches et ce malgré les pressions très élevées de la couche D"». Ainsi, la post-perovskite est «aussi facile à déformer que l’oxyde de magnésium qui l’accompagne (et qui est généralement considéré comme une phase 'molle')».

En conséquence, «cette propriété a d’importantes implications sur le brassage de la base du manteau et sa capacité à extraire de la chaleur du noyau». De plus, «les dislocations étant très mobiles dans la post-perovskite, elles peuvent être mises en mouvement très facilement, même sous la seule influence d’une onde sismique se propageant dans le manteau». Comme «elles peuvent alors se mettre à vibrer comme une corde», l'absorption d’énergie réalisée par cette vibration conduit à une atténuation de l’onde «qui doit être mesurable» par les sismologues.