Star Wars, Voyage au centre de la Terre : quelles réalités physiques ? - 29/04/2007

Le plus proche n'est pas nécessairement le plus accessible. Ainsi en va-t-il pour ce qui est juste là, sous nos pieds. Habitués à tourner nos regards vers le ciel et ses espaces infinis, on oublie souvent que les entrailles de la Terre sont quasiment inexplorées.

Astucieux, les géophysiciens ont pourtant réussi à en construire une représentation grâce aux ondes sismiques qui se propagent dans la Terre et à sa surface. Le reste de l'univers, compté à partir de la surface terrestre, est lui aussi largement inconnu. Il a quand même une excuse de taille : l'univers observable a un volume 10⁵⁹ fois supérieur à celui de la Terre. Nullement rebutée par une telle immensité, l'humanité en a pourtant commencé l'exploration.

Voyager 1 © Nasa.

Les sondes interplanétaires ont atteint des distances considérables, 90 unités astronomiques (13,5 milliards de kilomètres) pour Voyager I et nous en saurons bientôt autant sur les planètes du système solaire que sur la Terre. Peut-on imaginer faire mieux ? Peut-on sérieusement envisager de se rendre in situ, au plus profond du noyau terrestre, pour vérifier sur place les connaissances acquises depuis la surface ? Au contraire des étoiles, que les astrophysiciens auront la plus grande peine à atteindre, ne pourrait-on imaginer un engin capable voyager au centre de la Terre ?

Creusons, creusons encore et encore

Tout le monde connaît la célèbre tentative du professeur Lidenbrock exposée par Jules Verne dans son célèbre Voyage au centre de la Terre.

Les explorateurs accèdent aux profondeurs terrestres en passant par le cratère du volcan Sneffels. Cette aventure, pour extraordinaire qu'elle soit, ne les mène pourtant qu'à quelques kilomètres de profondeur sous la surface. Bel exploit mais très insuffisant au regard de nos ambitions. Non, on parle ici d'atteindre vraiment le cœur de la Terre… Cela semble « facile », au moins par la pensée : il suffit de creuser un trou très, très profond.

© Volcan Sneffels

L'idée est bonne sur le papier mais en physique les choses ne sont pas toujours aussi simples qu'elles le paraissent. Les scientifiques ont tenté à diverses reprises de forer la croûte terrestre océanique et continentale pour étudier sa composition, espérant atteindre la fameuse discontinuité de Moho, située vers 10 kilomètres de profondeur sous les océans et entre 30 et 50 kilomètres sous les continents, qui marque la séparation entre la croûte et le manteau. Quelle fut la profondeur maximale atteinte par ces forages ? Un misérable 12,2 kilomètres, qu'une équipe soviétique obtint en 1989 dans la péninsule de Kola après des semaines d'efforts.

En somme, une piqûre d'un dixième de millimètre à la surface d'une orange ! Un groupe allemand a bien tenté de réitérer l'expérience à Windischeschenbach, dans le Haut-Palatinat : elle est parvenue à 9,1 kilomètres en 1994. Autant dire que l'on ne connaît directement que l'épiderme de la Terre, sa couche la plus superficielle — le reste de son volume nous est, pour l'instant, inaccessible directement.

Reconnaissons quand même que le voyage vers le bas est fortement handicapé par la forte densité de la matière à traverser. Ainsi, l'énergie requise pour parcourir un kilomètre vers le bas, en faisant fondre les roches sur le passage, est un milliard de fois plus importante que celle nécessaire pour s'élever vers le haut de la même distance : il est finalement nettement plus facile d'aller en orbite que de visiter le manteau terrestre.