C’est vrai que quand on voit ce que crachent les volcans pendant les éruptions, la question pourrait ne même pas se poser ! Mais il faut parfois savoir remettre ses certitudes en question, alors je vous propose un voyage au centre de la Terre pendant les quelques minutes de cet épisode, pour comprendre ce qui se trame sous nos pieds.
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Découvrez le podcast à l’origine de cette retranscription dans Science ou Fiction. © Futura
On décolle ? Euuuh non, on creuse plutôt ! Enfin pas tout de suite, parce que nous allons d'abord nous préoccuper de ce qui se trouve directement sous nos pieds. Alors je ne vous parle pas du parquetparquet de votre chambre ou du bitume sur lequel vous marchez en écoutant ce podcast, là je fais référence à la croûte. C'est la première couche qui compose notre Planète. Dans les schémas classiques, juste en dessous de la croûte, on voit généralement la partie que l'on appelle manteaumanteau, et encore plus en profondeur : le noyau. Donc, on se demande ici si le manteau - et possiblement le noyau - sont liquidesliquides, et que donc la croûte flotte dessus, comme un bateau.
La croûte terrestre
Première information, il existe deux types de croûte : continentale et océanique. La croûte terrestre, ou continentale, vous le savez puisqu'on la piétine tous les jours, elle est solidesolide. Elle mesure en moyenne 30 kilomètres d'épaisseur, ce qui est largement plus que la croûte océanique, toute aussi solide, qui mesure entre 5 et 10 kilomètres d'épaisseur. Trente kilomètres pour la partie terrestre, on pourrait penser que c'est vachement épais, mais en réalité, ça ne représente qu'une petite enveloppe sur la Terre, environ 0,5 % de la distance qui nous sépare du centre. Mais cette petite enveloppe a quand même son lot de spécificités, puisqu'elle est faite de roches de compositions complexes. D'un point de vue chimique, on trouve dans la croûte majoritairement de l'oxygène, du siliciumsilicium, du calciumcalcium, de l'aluminiumaluminium, du ferfer, du magnésiummagnésium, du potassiumpotassium, et d'autres éléments plus minoritaires par rapport à ceux que je vous ai cités. Tous ces éléments forment, en s'agglomérant, des minérauxminéraux. Par exemple, oxygène + silicium, ça donne du quartz. Il existe d'autres combinaisons d'éléments qui donnent ainsi plusieurs familles de minéraux : les feldspaths, les micas, les pyroxènespyroxènes et les olivinesolivines. Les roches qui composent la croûte sont donc un assemblage de tous ces minéraux mélangés, en différentes proportions selon la roche. Par exemple, le bien connu granit, que vous pouvez trouver en bloc sur les plages de Méditerranée, est un mélange de micas, de quartz et de feldspaths. Bref, quoi qu'il en soit, la nature des roches va varier selon le type de croûte (continentale ou océanique) et la profondeur. Et en parlant de profondeur, j'ai bien l'impression que l'on arrive dans le manteau !
Le manteau et le noyau
Contrairement à ce que l'on a tendance à penser, le manteau, comme la croûte, est bien solide ! Et pour cause, il est composé de roches lui aussi. Alors oui, dans le manteau, il fait entre 1 000 et 3 000 °C selon la profondeur. Et c'est d'ailleurs pour ça que la confusion existe. S'il fait aussi chaud à cet endroit, pourquoi les roches ne seraient-elles pas complètement fondues ? Surtout quand on sait que la majorité des cailloux fondent à des températures comprises entre 800 et 1 300 °C environ. Bah oui mais pourtant... Attendez, qu'est-ce que c'est que ce bruit-là... Mais oui ! C'est la pressionpression ! Il ne faut pas oublier cette donnée ultra importante. Plus on s'enfonce dans la Terre, plus les températures grimpent, et plus la pression suit la même dynamique ! Et une petite règle en physiquephysique nous dit que la température de fusionfusion augmente avec la pression. C'est d'ailleurs à cause de cette même règle qu'à l'inverse, les métauxmétaux peuvent fusionner instantanément dans le vide de l'espace, même s'il fait super froid. Donc là, on a certes des températures très élevées mais également une pression élevée qui empêche les roches de fondre et permet au manteau de rester bien solide. Mais attendez, si c'est solide, comment se fait-il que les volcansvolcans recrachent de la lave dans ce cas ? Eh bien, il existe des zones juste en dessous de la croûte terrestre, où la pression n'est pas aussi forte. Du coup, si des roches très chaudes remontent dans ces régions, elles peuvent fondre suffisamment pour créer des chambres magmatiqueschambres magmatiques d'où sortira la lavelave. Mais contrairement à ce que l'on pense, elles ne sont pas en plein milieu du manteau, elles sont plutôt en surface.
Bref, allez, on continue ? Direction le noyau maintenant, et l'ambiance n'est pas du tout la même. On est à 3 000 kilomètres de profondeur et ici, il n'y a pas de roche. Eh oui, on navigue ici en compagnie d'éléments plus lourds et plus denses, comme du fer ou du nickelnickel. Et ça a son importance parce qu'à cause de cette spécificité, ces composés ont coulé vers le centre de la Terre pour former le noyau, laissant les éléments plus légers un peu plus en surface. Et c'est alors, solide ou liquide du coup ? Eh bien, un peu des deux. En fait, sur la partie la moins profonde du noyau, la température environnante est supérieure à celle du point de fusion du fer. Donc ici, il est bien liquide. Mais si on continue d'aller en profondeur, jusqu'à atteindre les 5 000 kilomètres, la pression devient tellement forte que la température de fusion du fer dépasse la température environnante, comme pour les roches dans le manteau. Donc, vous l'avez compris, à cet endroit, le noyau est solide. Cette partie solide s'appelle la graine, et la partie liquide c'est ce qu'on appelle le noyau externe. Et d'ailleurs, si vous ne le saviez pas, c'est justement le noyau externe, donc la partie liquide avec ce métal en fusion, qui permet, grâce à ses mouvementsmouvements et ses courants, de générer le champ magnétique de la Terre. Eh oui !
Comment sait-on tout ça ?
Allez, dernière anecdote et après on remonte à la surface, parce que la croûte c'est quand même un peu plus agréable. Savez-vous comment on sait tout ça sur la structure de la Terre ? Parce que, vous vous en doutez, personne n'est jamais allé voir ce qui se passe tout en bas. Aucun humain ni aucune machine ne pourraient résister, à l'heure actuelle, à de telles températures. Alors comment on a eu toutes ces infos ? Tout d'abord, juste en étudiant la densité de la Terre, on se rend compte qu'elle est bien supérieure à ce que n'importe quelle roche suffirait à expliquer. Ce qui veut dire qu'il y a autre chose qui entre en jeu : en l'occurrence, le noyau métallique. Mais ce qui a permis de lever le doute, c'est l'invention du sismographe. Vous savez, cet appareil qui peut enregistrer les mouvements sismiques, comme ceux que peuvent provoquer les tremblements de Terretremblements de Terre par exemple. Justement, dans le cas d'un séisme, ou de n'importe quel mouvement de la planète, il y a deux types d’ondes en profondeur qui entrent en jeu : on les appelle onde P pour onde de pression et onde S, les ondes de cisaillement. Ne commencez pas à écrire cisaillement avec un S, hein, ça vient juste de l'anglais shear waves. Sans trop entrer dans le détail, on a remarqué que les ondes P se propagent comme elles veulent dans les liquides, dans les solides ou dans les gazgaz, bref, rien ne les arrête. Alors que les secondes préfèrent voyager uniquement dans les solides. Vous aurez donc compris qu'elles ne peuvent pas traverser le noyau externe, qui est liquide. Allez, maintenant c'est bon, on en a assez vu, alors on remonte s'installer confortablement sur la croûte. C'est quand même un peu plus stable là-haut.
