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La structure de la Terre, de la croûte à la graine.

Au XIXème siècle, deux théories s'affrontent : celles des solidistes, qui imaginent le centre de la Terre rocheux, et celle des fluidistes, qui le croient liquide. Il faudra attendre les années 1920 pour affirmer que le noyau terrestre est fluide et les années 1930 pour découvrir qu'il existe une graine solide en son cœur.

Vers 2900 km de profondeur, les ondes S sont arrêtées : le milieu devient liquide. C'est la discontinuité de Gutenberg. Là, la température augmente brusquement, de 2200 °C à 3450 °C. Cette brutale augmentation ne soit pas vraiment comprise. Mais toujours est-il que plus bas, il fait de plus en plus chaud. On gagne 0,55 ° C par kilomètre (alors que le gain n'était que de 0,3 °C pas km dans le manteau). Si on connaît bien la composition du noyau terrestre, par contre, on ne sait presque rien de la zone de contact entre ce noyau liquide et le manteau rocheux solide.

De quoi est faite la graine de la Terre ?

"Loin d'être parfaitement sphérique, la graine présente des creux et des bosses allant jusqu'à 4 km d'épaisseur"

Toujours grâce aux ondes sismiques, descendons encore. On détecte des "anomalies" à l'aide d'ondes P de faible amplitude : elles sont incompatibles avec l'hypothèse d'un noyau homogène. On en déduit l'existence d'une discontinuité à l'intérieur du noyau : c'est la graine, de rayon 1220 km. La graine est solide et légèrement plus dense que le noyau externe.

Plus récemment, l'étude des ondes réfléchies par la surface externe du noyau, a permis de mettre en évidence le "relief" de cette graine. Loin d'être parfaitement sphérique, elle présente des creux et des bosses allant jusqu'à 4 km d'épaisseur.

L'intérieur de la Terre est chaud : plus de 5000 K pour la graine.. © Nicolas Taberlet

Quelle est la composition chimique du noyau ? La Terre et les météorites se sont formées à partir du même milieu : on devrait donc y retrouver les mêmes abondances relatives des différents éléments chimiques. Or les météorites sont proportionnellement beaucoup plus riches en fer que le manteau supérieur. Pour retrouver le bon rapport fer/silicium, il faut donc que le noyau soit composé presque exclusivement de fer et d'une faible proportion de nickel (4% en masse). De plus la présence d'un métal électriquement conducteur est indispensable pour entretenir le champ magnétique terrestre.

On admet également qu'il contient 10 à 15 % d'éléments légers comme du soufre ou de l'oxygène : c'est le seul moyen pour retrouver la densité donnée par les observations sismologiques.Toutefois cette question n'est pas totalement résolue, la présence de silicium, de carbone ou d'hydrogène n'étant pas aujourd'hui totalement exclue.

Il existe d'autres hypothèses concernant la composition de cette graine : certains chercheurs pensent que la Terre renferme une boule d'uranium radioactif, ou de potassium, voire même un alliage de fer et de potassium.

Le champ magnétique s'explique ?

L'une des découvertes les plus surprenantes de ces cinq dernières années est que la graine pourrait être animée d'un mouvement de rotation plus rapide que celui du manteau. Cette nouvelle donnée pourrait peut-être expliquer le champ magnétique terrestre, phénomène toujours incompris. Eh oui, étudier les tréfonds de la Terre permettra peut-être de mieux comprendre l'aiguille aimantée de nos boussoles !

Le noyau
  Noyau externe Graine
Etat physique Liquide Solide
Profondeur de 2900 km à 5150 km de 5150 km à 6370 km
Composition Fer, nickel, soufre, oxygène fer
Température en surface 3450 °C près de 4500 °C
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