Le noyau loin de se refroidir

Le noyau de la Terre peut dépasser les... (123RF/Vadim Sadovski)

Agrandir

Le noyau de la Terre peut dépasser les 5000 °C, alors que la température du manteau reste autour de 4000 °C près du noyau et oscille entre 500 et 900 °C près de la croûte terrestre.

123RF/Vadim Sadovski

Partage

Partager par courriel
Taille de police
Imprimer la page

(Québec) CHRONIQUE / «On sait que le centre de la Terre est constitué de matières en fusion et que celles-ci tournent perpétuellement. Je me demande qu'est-ce qui fait que ces matières en fusion depuis des millions d'années ne se refroidissent pas avec le temps. De plus, qu'est-ce qui les fait tourner et qu'arriverait-il si cette rotation diminuait de vitesse ou s'arrêtait?», demande Yves Poulin, de Québec.

Il y a un peu plus de 4,5 milliards d'années, la Terre n'existait pas encore : elle n'était encore qu'un disque de poussières et de roches tournoyant sur elles-mêmes. Ces morceaux ont fini par s'agréger, à cause de la gravité qu'ils exerçaient les uns sur les autres, pour former notre planète.

Maintenant, imaginez un peu : quand une météorite frappe la Terre, on dit souvent que son énergie cinétique (ou «de mouvement») équivaut à 50 ou 100 bombes atomiques. Or, chacun de ces «morceaux» de Terre étaient un peu l'équivalent d'une météorite - ou enfin, pas tout à fait puisqu'ils ne filaient sans doute pas aussi vite, mais figurez-vous l'énergie cinétique que contiennent suffisamment de météorites, fussent-ils relativement «lents», pour faire une planète et vous comprendrez tout de suite que cela fait une quantité absolument titanesque d'énergie. Et que la Terre était vraiment très, très chaude à ses débuts.

Mais elle s'est tout de même refroidie par la suite, ou du moins sa surface est devenue habitable. Alors comment son noyau peut-il toujours dépasser les 5000 °C, comment la température du manteau peut-elle rester autour de 4000 °C près du noyau et osciller entre 500 et 900 °C proche de la croûte terrestre??

En fait, les entrailles de la Terre perdent bel et bien de la chaleur : par les mouvements de convection que cela provoque (et qui causent la dérive des continents), par conduction dans les océans et à travers les continents, par rayonnement vers l'espace, par le volcanisme, etc., l'intérieur de notre planète émet autour de 45 érawatts de puissance de manière permanente. Ce qui est à la fois beaucoup et très peu. À l'échelle humaine, c'est gargantuesque : assez pour faire bouillir 1 litre d'eau pour chaque être humain sur Terre toutes les 5 secondes environ. Mais à l'échelle de la planète, c'est très peu.

D'abord parce que, comme on l'a vu plus haut, la quantité initiale de chaleur stockée lors de la formation de la Terre était beaucoup, beaucoup plus grande que cela. Et ensuite pour une question de géométrie : la chaleur est emmagasinée dans l'ensemble de la Terre, dans tout son volume, mais ultimement elle ne peut être perdue que par sa surface. Cela signifie que plus le ratio surface/volume est grand, plus vite il perdra sa chaleur - c'est pour cette raison, d'ailleurs, que les gens maigres sont plus portés à avoir froid que les gens corpulents.

Or, même quand on garde la forme constante, le seul fait de grossir l'échelle réduit les pertes de chaleur. La surface d'un tout objet augmente en effet avec le carré de son rayon, mais son volume, lui, augmente avec le cube de son rayon. Si l'on prend une petite bille est que l'on double son rayon, sa surface augmentera par un facteur 22= 4, mais son volume, lui sera multiplié par 32= 8. Et la bille perdra alors sa chaleur deux fois plus lentement!

Que très peu de perte

Maintenant, si l'on continue de grossir notre bille jusqu'à atteindre la taille d'une planète, on comprendra aisément qu'on objet comme la Terre ne perd pas sa chaleur facilement. Elle en perd quand même, bien sûr, mais très lentement par rapport à la quantité qu'elle contient.

Et c'est sans compter la chaleur que la Terre produit elle même. Le sous-sol contient en effet de grandes quantités de matériaux radioactifs qui se dégradent petit à petit. Ce faisant, ils produisent collectivement de grandes quantités d'énergie : d'après une étude récente parue dans Nature - Geoscience, les trois principaux isotopes radioactifs que l'on trouve ici, soit l'uranium-238, le thorium-232 et le potassium-40 génèrent continuellement environ 24 térawatts de puissance, soit grosso modo la moitié de l'énergie qui «fuit» des profondeurs terrestres. Certains scientifiques pensent même que cette part pourrait atteindre les 90 %.

C'est donc dire que non seulement la planète, à cause de sa taille, ne laisse pas aller facilement sa chaleur, mais qu'en plus une bonne partie de ce qui part malgré tout est remplacée. C'est pourquoi son refroidissement est suffisamment progressif pour que son noyau et son manteau soient toujours très chauds, même après 4,5 milliards d'années.

Notons enfin que, comme le sous-entend notre lecteur, le noyau interne de notre planète - composé de fer extrêmement chaud, mais qui subit des pressions si intenses qu'il demeure solide, et non liquide - semble avoir une rotation bien à lui. Des recherches récentes ont mis au jour le fait fort intrigant que ledit noyau interne tourne sur lui-même plus vite que le reste de la Terre. Oh, pas par de grosses marges : quelque chose comme 0,1 à 0,3 degré d'angle par année. Mais cela reste quand même étonnant. On croit que ce sont les forces électriques et magnétiques - c'est le noyau qui génère le champ magnétique qui entoure la Terre, après tout, et il est composé de fer - qui pourraient servir de «moteur» supplémentaire au noyau interne.

Cela dit, s'il ne prend que de l'ordre de 0,1° par année d'avance sur le reste, on peut penser que l'effet serait relativement minime si ce «surplus de rotation» cessait. Soulignons tout de même que l'étude du noyau interne et de ses structures est encore très jeune...

Sources :

  • Mathieu Dumberry, «A new twist on inner-core spin», Nature - Geoscience, 2011, goo.gl/fw3Gvk
  • A. Gando et al., «Partial radiogenic heat model for Earth revealed by geoneutrino measurements», Nature - Geoscience, 2011, goo.gl/K2EXYj
  • Joe Anuta, «Probing Question : What heats the earth's core?», Penn State News, 2006, goo.gl/d5Q1ge




publicité

publicité

la liste:1710:liste;la boite:91290:box

En vedette

Précédent

publicité

la boite:1608467:box; tpl:300_B73_videos_playlist.tpl:file;

Les plus populaires : Le Soleil

Tous les plus populaires de la section Le Soleil
sur Lapresse.ca
»

CONTRIBUEZ >

Vous avez assisté à un évènement d'intérêt public ?

Envoyez-nous vos textes, photos ou vidéos

Autres contenus populaires

image title
Fermer