Comment l’intérieur de la Terre est-il resté aussi chaud que la surface du Soleil pendant des milliards d’années ?

Notre Terre est structurée un peu comme un oignon : c’est une couche après l’autre.

En partant du haut vers le bas, il y a la croûte, qui comprend la surface sur laquelle vous marchez ; puis plus bas, le manteau, principalement constitué de roche solide ; puis encore beaucoup plus profondément, le noyau externe, fait de fer liquide ; et enfin, le noyau interne, fabriqué à partir de fer solide et avec un rayon égal à 70% de la taille de celui de la Lune. Plus vous plongez profondément, plus il fait chaud – certaines parties du noyau sont aussi chaudes que la surface du Soleil.

Voyage au centre de la Terre

En tant que professeur de sciences de la terre et des planètes, je étudier l’intérieur de notre monde. Tout comme un médecin peut utiliser une méthode appelée échographie pour créer des images des structures à l’intérieur de votre corps avec des ondes ultrasonores, les scientifiques utilisent une technique comparable pour imager les structures internes de la Terre. Au lieu d’ultrasons, les géoscientifiques utilisent des ondes sismiques, des ondes sonores produites par des tremblements de terre.

À la surface de la Terre, vous voyez naturellement de la terre, du sable, de l’herbe et de la chaussée. Les vibrations sismiques exposent ce qui est énuméré ci-dessous : des roches, grandes et petites. Tout cela fait partie de la croûte terrestre, qui peut descendre jusqu’à 30 kilomètres ; il flotte au-dessus de la couche appelée le manteau.

La partie supérieure du manteau se déplace généralement avec la croûte. Ensemble, ils s’appellent la lithosphère, qui mesure environ 100 kilomètres d’épaisseur, bien qu’elle puisse être plus épaisse à certains endroits.

La lithosphère est divisée en un certain nombre de gros blocs appelés plaques. Par exemple, la plaque Pacifique se trouve sous tout l’océan Pacifique et la plaque nord-américaine couvre la majeure partie des États-Unis et du Canada. Les assiettes sont un peu comme des pièces de puzzle qui s’emboîtent grossièrement et recouvrent la surface de la Terre.

Les assiettes ne sont pas fixes ; au lieu de cela, ils se déplacent. Parfois, c’est la plus petite portion de pouces sur une durée de plusieurs années. D’autres fois, il y a plus de mouvement, et c’est plus inattendu. Ce type de mouvement est ce qui active les tremblements de terre et les éruptions volcaniques.

De plus, le mouvement des plaques est un élément important, et très probablement nécessaire, qui détermine l’évolution de la vie dans le monde, en raison du fait que le mouvement les plaques modifient l’environnement et forcent la vie à s’adapter à de nouvelles conditions.

Vous serez étonné de voir toute la vie qui se passe sous vos pieds.

La chaleur est allumée

Le mouvement des plaques a besoin d’un manteau chaud. Et sans aucun doute, au fur et à mesure que vous vous enfoncez dans la Terre, la température augmente.

Au bas des plaques, à environ 100 kilomètres de profondeur, la température a à voir avec 2 400 degrés Fahrenheit (1 300 degrés Celsius).

Au moment où vous arrivez à la limite entre le manteau et le noyau externe, qui se trouve à 1 800 miles (2 900 kilomètres), le niveau de température est de près de 5 000 F (2 700 C).

Ensuite, à la limite entre les noyaux externe et interne, la température double, à près de 10 800 F (plus de 6 000 C ). C’est la partie qui est aussi chaude que la surface du Soleil. À ce niveau de température, pratiquement tout – les métaux, les diamants, les humains – se vaporise en gaz. Cependant, étant donné que le noyau est à une pression si élevée au plus profond de la planète, le fer qui le compose reste liquide ou solide.

Sans la tectonique des plaques, les humains n’existeraient probablement pas.

Les collisions dans espace profond

D’où vient toute cette chaleur ?

Ce n’est pas du Soleil. Bien qu’elle nous réchauffe, ainsi que toutes les plantes et les animaux à la surface de la Terre, la lumière du soleil ne peut pas traverser des kilomètres à l’intérieur du monde.

Au contraire, il y a 2 sources. L’une est la chaleur dont la Terre a hérité lors de son développement il y a 4,5 milliards d’années. La Terre a été créée à partir de la nébuleuse solaire, un nuage gazeux massif, au milieu de collisions et de fusions illimitées entre des morceaux de roche et des particules appelées planétésimaux. Ce processus a pris des dizaines de millions d’années.

Une quantité massive de chaleur a été produite lors de ces accidents, suffisamment pour faire fondre la Terre entière. Bien qu’une partie de cette chaleur ait été perdue dans l’espace, le reste a été enfermé à l’intérieur de la Terre, où une grande partie reste encore aujourd’hui.

L’autre source de chaleur : la désintégration des isotopes radioactifs, répartis partout dans la Terre.

Pour comprendre cela, pensez d’abord à un aspect comme à une famille avec des isotopes comme membres. Chaque atome d’un élément donné a la même variété de protons, mais différents isotopes cousins ​​ont différentes variétés 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 gardant l’intérieur de la Terre chaud.

Certains de ces noms pourraient vous sembler familiers. L’uranium-235, par exemple, est utilisé comme combustible dans les réacteurs nucléaires. La Terre ne risque toujours pas de manquer de ces sources de chaleur : bien que la majorité de l’uranium-235 et du potassium-40 d’origine aient disparu, il y a suffisamment de thorium-232 et d’uranium-238 pour durer encore des milliards d’années.

Avec le noyau chaud et le manteau, 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

Même maintenant, les plaques en mouvement continuent de modifier la surface de la Terre, créant continuellement des colonies et de nouveaux océans pendant des millions et des milliards d’années. Les plaques ont également un impact sur l’environnement sur des échelles de temps tout aussi longues.

Sans la chaleur interne de la Terre, les plaques n’auraient pas réellement bougé. La Terre se serait refroidie. Notre monde aurait probablement été inhabitable. Vous ne seriez pas ici.

Pensez-y, la prochaine fois que vous sentirez la Terre sous vos pieds .

Shichun Huang, professeur associé de sciences de la Terre et des planètes, Université du Tennessee

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Innovative Commons. Lisez l’article original.