D'où provient la chaleur interne de la Terre ?

La croûte terrestre sur laquelle nous évoluons est un endroit relativement frais, pourtant sous nos pieds règne une chaleur infernale. Il émane de l'intérieur de la Terre suffisamment de chaleur pour servir chaque heure 200 tasses de café brûlant à chacun des six milliards d'habitants de la planète. Au centre même, les scientifiques pensent que la température excède 6000°C ; il y fait plus chaud qu'à la surface du Soleil.


Une section transversale de la terre montre trois couches concentriques entourées par une croûte mince et dure qui s'étend sur 10 à 100 kilomètres d'épaisseur. Sous cette croûte, un manteau en forme de tore de 2900 kilomètres d'épaisseur se compose de roche fondue visqueuse qui s'écoule très lentement à des échelles de temps géologiques. Selon Chris Marone, professeur de Science à Penn State, "le manteau se déplace à peu près aussi rapidement que poussent nos ongles".

Au centre de la Terre se trouve un noyau scindé en deux parties. "Sa partie interne est approximativement de la taille de notre Lune", indique Marone, "et sa une densité est à peu près celle de l'acier". Le noyau extérieur qui l'entoure est un océan de métal liquide de 2300 kilomètres d'épaisseur. La rotation de la Terre entraîne cet océan et le fait tourbillonner, le métal en mouvement produit le champ magnétique de la planète.

Quatre sources de chaleur

La majeure partie de la chaleur de la Terre est emmagasinée dans le manteau, explique Marone, et il existe quatre sources qui l'entretiennent. D'abord, il y a la chaleur résultant de l'époque où les forces de gravité ont transformé en planète les nuages de particules et de gaz chauds de l'espace de la "proto-Terre". Pendant que la bille fondue se refroidissait, il y a environ 4 milliards d'années, l'extérieur a durci et a formé une croûte. Le manteau continue toujours de se refroidir depuis lors. Selon Marone, cette chaleur originelle ne constitue pas la majeure partie de la chaleur de la Terre. Elle n'y contribue qu'à hauteur de 5 à 10 pour cent du total, valeur à peu près identique à celle de la chaleur gravitationnelle.

Pour expliquer cette chaleur gravitationnelle, Marone évoque encore l'image de la Terre chaude et fraîchement formée, qui n'était pas d'une densité uniforme. Par un processus de tri gravitationnel appelé différentiation, les morceaux les plus denses et les plus lourds ont été entraînés vers le centre, et les zones les moins denses se sont déplacées vers l'extérieur. Les frottements produits par ce processus ont produit une chaleur considérable qui, comme la chaleur originelle, ne s'est toujours pas entièrement dissipée.

Il existe ensuite la chaleur latente. Ce type de chaleur résulte de l'expansion du noyau alors que la Terre se refroidit de l'intérieur vers l'extérieur. De la même façon que l'eau qui gèle se transforme en glace, le métal liquide se transforme en solide en augmentant de volume. Le noyau interne grandit d'environ un centimètre tous les mille ans. La chaleur provoquée par cette expansion s'infiltre dans le manteau.

Enfin et principalement, explique Marone, la chaleur interne de la Terre provient presque à 90% de la désintégration d'isotopes radioactifs comme le Potassium 40, l'Uranium 238 et 235, et le thorium 232 contenus dans le manteau. Ces isotopes rayonnent de la chaleur lorsqu'ils rejettent l'énergie excédentaire et s'acheminent vers la stabilité. "La quantité de chaleur provoquée par ce rayonnement est presque égale au total de toute la chaleur mesurée qui émane de la Terre".

La radioactivité est présente non seulement dans le manteau, mais aussi dans les roches de la croûte terrestre. Par exemple, un bloc de 1 kilo de granit à la surface dégage une quantité minuscule mais mesurable de chaleur (à peu près autant qu'une ampoule de 0,000.000.001 watt) par désintégration radioactive. Cela peut sembler peu, mais en considérant le gigantisme du manteau, c'est énorme.

Dans quelques milliards d'années, prévoit Marone, le noyau et le manteau pourraient se refroidir et se solidifier suffisamment et la Terre deviendra alors une planète froide et morte comme la Lune. Cependant, bien longtemps avant que cela ne se produise, le Soleil se sera probablement transformé en une étoile géante rouge et sera devenu assez volumineux pour engloutir notre planète. À ce moment, la chaleur du manteau de la Terre importera peu.