La tranche que vous voyez découpée dans la Terre révèle son noyau, représenté ici en jaune vif. Notre Terre, structurée en couches comme un oignon, se compose d’une croûte, d’un manteau, d’un noyau externe et d’un noyau interne, chacun ayant ses propres caractéristiques.
Comment l’intérieur de la Terre est-il resté aussi chaud que la surface du Soleil pendant des milliards d’années ?
La structure stratifiée de la Terre, qui comprend des plaques mobiles, est chauffée par les vestiges de la formation de la planète et par la désintégration d’isotopes radioactifs. Les géoscientifiques utilisent les ondes sismiques pour étudier ces structures et mouvements internes, qui sont essentiels pour les changements environnementaux et l’évolution de la vie sur Terre. La chaleur interne entraîne des mouvements de plaques, contribuant à des phénomènes tels que les tremblements de terre, les éruptions volcaniques et la création de nouvelles terres et de nouveaux océans, rendant ainsi la Terre habitable.
Notre Terre est structurée un peu comme un oignon – une couche après l’autre.
En partant du haut vers le bas, on trouve la croûte, qui comprend la surface sur laquelle vous marchez ; plus bas, le manteau, constitué essentiellement de roches solides ; plus profond encore, le noyau externe, constitué de fer liquide ; et enfin, le noyau interne, constitué de fer solide et dont le rayon équivaut à 70 % de celui de la Lune. Plus on plonge, plus il fait chaud – certaines parties du noyau sont aussi chaudes que la surface du Soleil.
Cette illustration représente les quatre parties qui se trouvent sous la surface de la Terre.
Sommaire
Voyage au centre de la Terre
En tant que professeur de sciences de la terre et des planètes, j’étudie l’intérieur de notre monde. Tout comme un médecin peut utiliser une technique appelée échographie pour prendre des photos des structures à l’intérieur de votre corps à l’aide d’ondes ultrasonores, les scientifiques utilisent une technique similaire pour prendre des photos des structures internes de la Terre. Mais au lieu des ultrasons, les géoscientifiques utilisent les ondes sismiques – des ondes sonores produites par les tremblements de terre.
À la surface de la Terre, on voit de la terre, du sable, de l’herbe et des pavés, bien sûr. Les vibrations sismiques révèlent ce qui se trouve en dessous : des roches, petites et grandes. Tout cela fait partie de la croûte terrestre, qui peut s’enfoncer jusqu’à 30 kilomètres et qui flotte au-dessus de la couche appelée manteau.
La partie supérieure du manteau se déplace généralement en même temps que la croûte. Ensemble, elles constituent la lithosphère, qui a une épaisseur moyenne de 100 kilomètres, bien qu’elle puisse être plus épaisse à certains endroits.
La lithosphère est divisée en plusieurs grands blocs appelés plaques. Par exemple, la plaque pacifique se trouve sous l’ensemble de l’océan Pacifique et la plaque nord-américaine recouvre la majeure partie de l’Amérique du Nord. Les plaques sont un peu comme des pièces de puzzle qui s’emboîtent grossièrement et couvrent la surface de la Terre.
Les plaques ne sont pas statiques ; elles se déplacent. Parfois, il ne s’agit que d’une infime fraction de pouce sur une période de quelques années. D’autres fois, le mouvement est plus important et plus soudain. C’est ce type de mouvement qui déclenche les tremblements de terre et les éruptions volcaniques.
De plus, le mouvement des plaques est un facteur critique, et probablement essentiel, de l’évolution de la vie sur Terre, car les plaques en mouvement modifient l’environnement et obligent la vie à s’adapter à de nouvelles conditions.
Vous serez étonné de voir toute la vie qui se déroule sous vos pieds.
La chaleur est là
Le mouvement des plaques nécessite un manteau chaud. Et en effet, plus on s’enfonce dans la Terre, plus la température augmente.
Au fond des plaques, à environ 100 kilomètres de profondeur, la température est d’environ 1400 degrés Fahrenheit (1300 degrés Celsius).
Lorsque vous atteignez la limite entre le manteau et le noyau externe, à 2 900 km de profondeur, la température atteint presque 2 700 °C.
Ensuite, à la limite entre le noyau externe et le noyau interne, la température double, atteignant presque 10 800 °F (plus de 6 000 °C). C’est la partie qui est aussi chaude que la surface du Soleil. À cette température, pratiquement tout – métaux, diamants, êtres humains – se vaporise en gaz. Mais comme le noyau est soumis à une pression très élevée dans les profondeurs de la planète, le fer qui le compose reste liquide ou solide.
Sans la tectonique des plaques, les êtres humains n’existeraient probablement pas.
Collisions dans l’espace
D’où vient toute cette chaleur ?
Elle ne vient pas du Soleil. Bien qu’il nous réchauffe, ainsi que toutes les plantes et tous les animaux à la surface de la Terre, la lumière du soleil ne peut pas pénétrer à travers les kilomètres de l’intérieur de la planète.
Au lieu de cela, il y a deux sources. La première est la chaleur dont la Terre a hérité lors de sa formation il y a 4,5 milliards d’années. La Terre est née de la nébuleuse solaire, un gigantesque nuage gazeux, au cours d’innombrables collisions et fusions entre des morceaux de roche et des débris appelés planétésimaux. Ce processus a duré des dizaines de millions d’années.
Ces collisions ont produit une énorme quantité de chaleur, suffisante pour faire fondre la Terre entière. Bien qu’une partie de cette chaleur se soit perdue dans l’espace, le reste a été emprisonné à l’intérieur de la Terre, où une grande partie subsiste encore aujourd’hui.
L’autre source de chaleur : la désintégration des isotopes radioactifs, répartis sur toute la surface de la Terre.
Pour comprendre cela, il faut d’abord imaginer qu’un élément est une famille dont les membres sont des isotopes. Chaque atome d’un élément donné a le même nombre de protons, mais les différents isotopes cousins ont un nombre variable de neutrons.
Les isotopes radioactifs ne sont pas stables. Ils libèrent un flux constant d’énergie qui se transforme en chaleur. Le potassium 40, le thorium 232, l’uranium 235 et l’uranium 238 sont quatre des isotopes radioactifs qui réchauffent l’intérieur de la Terre.
Certains de ces noms vous sont peut-être familiers. L’uranium 235, par exemple, est utilisé comme combustible dans les centrales nucléaires. La Terre ne risque pas de manquer de ces sources de chaleur : Bien que la plupart de l’uranium 235 et du potassium 40 aient disparu, il y a suffisamment de thorium 232 et d’uranium 238 pour durer encore des milliards d’années.
Avec le noyau et le manteau chauds, ces isotopes libérant de l’énergie fournissent la chaleur nécessaire au mouvement des plaques.
Pas de chaleur, pas de mouvement des plaques, pas de vie
Aujourd’hui encore, les plaques en mouvement continuent de modifier la surface de la Terre, créant constamment de nouvelles terres et de nouveaux océans sur des millions et des milliards d’années. Les plaques affectent également l’atmosphère sur des échelles de temps tout aussi longues.
Mais sans la chaleur interne de la Terre, les plaques n’auraient pas bougé. La Terre se serait refroidie. Notre monde aurait probablement été inhabitable. Vous ne seriez pas là.
Pensez-y la prochaine fois que vous sentirez la Terre sous vos pieds.
Rédigé par Shichun Huang, professeur agrégé de sciences de la terre et des planètes à l’université du Tennessee.
Adapté d’un article publié à l’origine dans The Conversation.