Pourquoi le noyau terrestre ne refroidit-il pas ? Qu'y a-t-il au centre de la Terre. Les scientifiques ont peut-être compris pourquoi le noyau terrestre reste solide s'il se refroidit

Les scientifiques semblent avoir une nouvelle explication quant à la raison pour laquelle le noyau de la Terre reste solide malgré une température plus élevée que celle de la surface du Soleil. Il s’avère que cela pourrait être dû à l’architecture atomique de la « boule » de fer cristallisée située au centre de notre planète.

Les chercheurs suggèrent que le noyau de la Terre pourrait avoir un état atomique jamais vu auparavant qui lui permettrait de résister aux températures et pressions incroyables attendues au centre de notre planète. Si les scientifiques ont raison sur cette question, cela pourrait alors aider à résoudre un autre mystère qui nous hante depuis de nombreuses décennies.

Une équipe de chercheurs de l'Institut royal de technologie de Stockholm a utilisé Triolith, l'un des superordinateurs les plus puissants du pays, pour simuler un processus atomique qui pourrait se produire à quelque 6 400 kilomètres sous la surface de la Terre. Comme c'est le cas de tout autre métal, les structures atomiques du fer sont capables de changer sous l'influence des changements de température et de pression. À température ambiante et à pression normale, le fer se trouve dans la phase dite cubique centrée (bcc) du réseau cristallin. Sous haute pression, le réseau se transforme en une phase hexagonale compacte. Ces termes décrivent la disposition des atomes dans le réseau cristallin d'un métal, qui, à leur tour, sont responsables de sa résistance et d'autres propriétés, par exemple si le métal restera à l'état solide ou non.

Auparavant, on pensait que l'état solide et cristallisé du fer dans le noyau terrestre s'expliquait par le fait qu'il se trouvait dans la phase hexagonale compacte du réseau cristallin, car les conditions pour bcc y étaient trop instables. Cependant, de nouvelles recherches pourraient indiquer que l’environnement au centre de notre planète est en fait en train de durcir et de densifier l’État BCC, plutôt que de le détruire.

« Dans les conditions du noyau terrestre, le réseau de fer BCC présente un modèle de diffusion atomique sans précédent. La phase BCC a pour devise « ce qui ne me tue pas me rend plus fort ». L'instabilité peut interrompre la phase bcc à basse température, mais les températures élevées, au contraire, augmentent la stabilité de cette phase », explique le chercheur principal Anatoly Belonoshko.

Comme analogie avec l'activité accrue des atomes dans le fer au centre de la Terre, Belonoshko cite un jeu de cartes mélangées, où les atomes (représentés par des cartes) peuvent constamment et très rapidement se mélanger les uns aux autres sous l'influence d'une température et d'une pression élevées. , mais le jeu reste un tout. Et ces chiffres sont très impressionnants : 3,5 millions de fois plus élevés que la pression que nous subissons à la surface, et environ 6 000 degrés Celsius plus élevés en termes de température.

Les données du supercalculateur Triolith montrent également que jusqu'à 96 % (plus élevé que les calculs précédents) de la masse du noyau interne de la Terre sont probablement du fer. Le reste provient du nickel et d’autres éléments légers.

Un autre mystère qui pourrait être résolu par des recherches récentes est la raison pour laquelle les ondes sismiques se propagent plus rapidement entre les pôles plutôt qu'à travers l'équateur. Ce phénomène est souvent appelé anisotropie. Les chercheurs affirment que le comportement du réseau bcc dans le fer dans les conditions extrêmes rencontrées au centre de la Terre pourrait être suffisant pour produire des effets d'anisotropie à grande échelle, ce qui créerait une autre voie à explorer pour les scientifiques à l'avenir.

Il est important de noter que cette hypothèse est dérivée de simulations informatiques spécifiques des processus dynamiques internes de la Terre et que, sur la base d'autres modèles, les résultats des calculs peuvent différer. Tant que nous n'aurons pas compris comment abaisser les instruments scientifiques correspondants à une telle profondeur, nous ne pourrons pas parler avec une certitude à cent pour cent de l'exactitude des calculs. Et étant donné la température et la pression qui peuvent y exister, obtenir des preuves directes de l’activité du noyau de la planète pourrait s’avérer totalement impossible pour nous.

Et pourtant, malgré les défis, il est important de poursuivre ces recherches, car une fois que nous pourrons en apprendre davantage sur ce qui se passe réellement à l’intérieur de notre planète, nous aurons de meilleures chances de savoir ce qui va suivre.

D'une épaisseur d'environ 2200 km, entre lesquelles on distingue parfois une zone de transition. Masse centrale - 1,932 10 24 kg.

On sait très peu de choses sur la carotte - toutes les informations sont obtenues par des méthodes géophysiques ou géochimiques indirectes, et les images du matériau de la carotte ne sont pas disponibles et il est peu probable qu'elles soient obtenues dans un avenir prévisible. Cependant, les écrivains de science-fiction ont déjà décrit en détail à plusieurs reprises les voyages au cœur de la Terre et les richesses incalculables qui y sont cachées. L'espoir de trouver des trésors dans le noyau a un certain fondement, car selon les modèles géochimiques modernes, la teneur en métaux nobles et autres éléments précieux dans le noyau est relativement élevée.

Histoire de l'étude

L'un des premiers à suggérer l'existence d'une région de densité accrue à l'intérieur de la Terre fut probablement Henry Cavendish, qui calcula la masse et la densité moyenne de la Terre et découvrit qu'elle était nettement supérieure à la densité caractéristique des roches exposées à la surface de la Terre. .

L'existence a été prouvée en 1897 par le sismologue allemand E. Wichert, et la profondeur d'occurrence (2900 km) a été déterminée en 1910 par le géophysicien américain B. Gutenberg.

Des calculs similaires peuvent être effectués pour les météorites métalliques, qui sont des fragments de noyaux de petits corps planétaires. Il s'est avéré que chez eux, la formation du noyau s'est produite beaucoup plus rapidement, sur une période d'environ plusieurs millions d'années.

Théorie de Sorokhtin et Ouchakov

Le modèle décrit n'est pas le seul. Ainsi, selon le modèle de Sorokhtin et Ouchakov, exposé dans le livre « Développement de la Terre », le processus de formation du noyau terrestre a duré environ 1,6 milliard d'années (il y a 4 à 2,6 milliards d'années). Selon les auteurs, la formation du noyau s’est déroulée en deux étapes. Au début, la planète était froide et aucun mouvement ne se produisait dans ses profondeurs. Il a ensuite été suffisamment chauffé par désintégration radioactive pour que le fer métallique commence à fondre. Il a commencé à affluer vers le centre de la Terre, tandis qu'en raison de la différenciation gravitationnelle, une grande quantité de chaleur a été libérée et le processus de séparation du noyau n'a fait que s'accélérer. Ce processus ne se produisait que jusqu'à une certaine profondeur, au-dessous de laquelle la substance était si visqueuse que le fer ne pouvait plus couler. En conséquence, une couche annulaire dense (lourde) de fer fondu et de son oxyde s'est formée. Il était situé au-dessus de la substance plus légère du « noyau » primordial de la Terre.

Pourquoi le noyau terrestre ne s'est-il pas refroidi et est-il resté chauffé à une température d'environ 6 000°C pendant 4,5 milliards d'années ? La question est extrêmement complexe, à laquelle d’ailleurs la science ne peut pas donner une réponse précise et intelligible à 100 %. Il existe cependant des raisons objectives à cela.

Secret excessif

Le mystère excessif, pour ainsi dire, du noyau terrestre est associé à deux facteurs. Premièrement, personne ne sait avec certitude comment, quand et dans quelles circonstances elle s'est formée - cela s'est produit lors de la formation de la proto-Terre ou déjà dans les premiers stades de l'existence de la planète formée - tout cela est un grand mystère. Deuxièmement, il est absolument impossible d’obtenir des échantillons du noyau terrestre – personne ne sait avec certitude de quoi il s’agit. De plus, toutes les données que nous connaissons sur le noyau sont collectées à l'aide de méthodes et de modèles indirects.

Pourquoi le noyau terrestre reste-t-il chaud ?

Pour essayer de comprendre pourquoi le noyau terrestre ne se refroidit pas pendant si longtemps, vous devez d'abord comprendre ce qui a provoqué son échauffement initial. L’intérieur de notre planète, comme celui de toute autre planète, est hétérogène ; il est constitué de couches de densités différentes relativement clairement délimitées. Mais cela n’a pas toujours été le cas : les éléments lourds descendaient lentement, formant le noyau interne et externe, tandis que les éléments légers étaient poussés vers le haut, formant le manteau et la croûte terrestre. Ce processus se déroule extrêmement lentement et s'accompagne d'un dégagement de chaleur. Cependant, ce n’était pas la principale raison du chauffage. La masse entière de la Terre appuie avec une force énorme sur son centre, produisant une pression phénoménale d'environ 360 GPa (3,7 millions d'atmosphères), à la suite de laquelle la désintégration des éléments radioactifs à vie longue contenus dans le noyau de fer-silicium-nickel a commencé à se produire, ce qui s'est accompagné d'émissions colossales de chaleur.

Une source supplémentaire de chauffage est l'énergie cinétique générée par le frottement entre différentes couches (chaque couche tourne indépendamment de l'autre) : le noyau interne avec l'extérieur et l'extérieur avec le manteau.

L'intérieur de la planète (les proportions ne sont pas respectées). La friction entre les trois couches internes sert de source de chauffage supplémentaire.

Sur la base de ce qui précède, nous pouvons conclure que la Terre et en particulier ses entrailles sont une machine autosuffisante qui se réchauffe. Mais cela ne peut naturellement pas durer éternellement : les réserves d’éléments radioactifs à l’intérieur du cœur disparaissent peu à peu et il n’y aura plus rien pour maintenir la température.

Il commence à faire froid!

En fait, le processus de refroidissement a déjà commencé il y a très longtemps, mais il se déroule extrêmement lentement - à raison d'une fraction de degré par siècle. Selon des estimations approximatives, au moins 1 milliard d'années s'écouleront avant que le noyau ne refroidisse complètement et que les réactions chimiques et autres cessent.

Réponse courte: La terre, et en particulier son noyau, est une machine autosuffisante qui se chauffe. La masse entière de la planète appuie sur son centre, produisant une pression phénoménale et déclenchant ainsi le processus de désintégration des éléments radioactifs, à la suite duquel de la chaleur est libérée.

Notre planète Terre a une structure en couches et se compose de trois parties principales : la croûte terrestre, le manteau et le noyau. Quel est le centre de la Terre ? Cœur. La profondeur du noyau est de 2 900 km et son diamètre est d'environ 3 500 km. À l’intérieur, il y a une pression monstrueuse de 3 millions d’atmosphères et une température incroyablement élevée – 5 000°C. Il a fallu plusieurs siècles aux scientifiques pour découvrir ce qu’il y avait au centre de la Terre. Même la technologie moderne ne pouvait pas pénétrer à plus de douze mille kilomètres de profondeur. Le forage le plus profond, situé sur la péninsule de Kola, a une profondeur de 12 262 mètres. C'est loin du centre de la Terre.

Histoire de la découverte du noyau terrestre

L'un des premiers à deviner la présence d'un noyau au centre de la planète fut le physicien et chimiste anglais Henry Cavendish à la fin du XVIIIe siècle. À l'aide d'expériences physiques, il a calculé la masse de la Terre et, en fonction de sa taille, a déterminé la densité moyenne de la substance de notre planète - 5,5 g/cm3. La densité des roches et des minéraux connus dans la croûte terrestre s'est avérée être environ la moitié de celle-ci. Cela a conduit à l'hypothèse logique qu'au centre de la Terre se trouve une région de matière plus dense : le noyau.

En 1897, le sismologue allemand E. Wichert, étudiant le passage des ondes sismologiques à l'intérieur de la Terre, put confirmer l'hypothèse de la présence d'un noyau. Et en 1910, le géophysicien américain B. Gutenberg détermina la profondeur de son emplacement. Par la suite, des hypothèses sur le processus de formation du noyau sont nées. On suppose qu'elle s'est formée en raison de la sédimentation d'éléments plus lourds vers le centre et qu'au départ, la substance de la planète était homogène (gazeuse).

De quoi est constitué le noyau ?

Il est assez difficile d'étudier une substance dont un échantillon ne peut être obtenu afin d'étudier ses paramètres physiques et chimiques. Les scientifiques doivent simplement supposer la présence de certaines propriétés, ainsi que la structure et la composition du noyau, sur la base de preuves indirectes. L'étude de la propagation des ondes sismiques s'est avérée particulièrement utile pour étudier la structure interne de la Terre. Des sismographes situés en de nombreux points de la surface de la planète enregistrent la vitesse et les types de passages d'ondes sismiques résultant des secousses de la croûte terrestre. Toutes ces données permettent de juger de la structure interne de la Terre, y compris son noyau.

À l'heure actuelle, les scientifiques supposent que la partie centrale de la planète est hétérogène. Qu'y a-t-il au centre de la Terre ? La partie adjacente au manteau est le noyau liquide, constitué de matière fondue. Apparemment, il contient un mélange de fer et de nickel. Les scientifiques ont été amenés à cette idée par une étude des météorites de fer, qui sont des morceaux de noyaux d'astéroïdes. D'autre part, les alliages fer-nickel résultants ont une densité supérieure à la densité de noyau attendue. Par conséquent, de nombreux scientifiques sont enclins à supposer qu’au centre de la Terre, le noyau, se trouvent des éléments chimiques plus légers.

Les géophysiciens expliquent l'existence d'un champ magnétique par la présence d'un noyau liquide et la rotation de la planète autour de son propre axe. On sait qu'un champ électromagnétique autour d'un conducteur apparaît lorsque le courant circule. La couche fondue adjacente au manteau sert de conducteur de courant géant.

La partie interne du noyau, malgré une température de plusieurs milliers de degrés, est une substance solide. En effet, la pression au centre de la planète est si élevée que les métaux chauds deviennent solides. Certains scientifiques suggèrent que le noyau solide est constitué d'hydrogène qui, sous l'influence d'une pression incroyable et d'une température énorme, devient semblable à du métal. Ainsi, même les géophysiciens ne savent toujours pas avec certitude quel est le centre de la Terre. Mais si l’on considère la question d’un point de vue mathématique, on peut dire que le centre de la Terre est à environ 6 378 km. de la surface de la planète.

Le noyau terrestre comprend deux couches avec une zone limite entre elles : l'enveloppe liquide externe du noyau atteint une épaisseur de 2 266 kilomètres, en dessous se trouve un noyau massif et dense, dont le diamètre est estimé à 1 300 km. La zone de transition a une épaisseur non uniforme et durcit progressivement pour devenir le noyau interne. À la surface de la couche supérieure, la température est d'environ 5 960 degrés Celsius, bien que ces données soient considérées comme approximatives.

Composition approximative du noyau externe et méthodes pour sa détermination

On sait encore très peu de choses sur la composition même de la couche externe du noyau terrestre, car il n'est pas possible d'obtenir des échantillons à étudier. Les principaux éléments susceptibles de constituer le noyau externe de notre planète sont le fer et le nickel. Les scientifiques sont arrivés à cette hypothèse après avoir analysé la composition des météorites, car les vagabonds venus de l'espace sont des fragments de noyaux d'astéroïdes et d'autres planètes.

Néanmoins, les météorites ne peuvent pas être considérées comme absolument identiques en termes de composition chimique, car les corps cosmiques d'origine étaient beaucoup plus petits que la Terre. Après de nombreuses recherches, les scientifiques sont arrivés à la conclusion que la partie liquide de la substance nucléaire est fortement diluée avec d'autres éléments, dont le soufre. Ceci explique sa densité plus faible que celle des alliages fer-nickel.

Que se passe-t-il au noyau externe de la planète ?

La surface externe du noyau à la limite avec le manteau est hétérogène. Les scientifiques suggèrent qu'il a différentes épaisseurs, formant une sorte de relief interne. Ceci s'explique par le mélange constant de substances profondes hétérogènes. Ils diffèrent par leur composition chimique et ont également des densités différentes, de sorte que l'épaisseur de la frontière entre le noyau et le manteau peut varier de 150 à 350 km.

Les écrivains de science-fiction des années précédentes ont décrit dans leurs œuvres un voyage vers le centre de la Terre à travers des grottes profondes et des passages souterrains. Est-ce vraiment possible ? Hélas, la pression à la surface du noyau dépasse 113 millions d'atmosphères. Cela signifie que n’importe quelle grotte se serait « fermée » hermétiquement, même au stade de l’approche du manteau. Cela explique pourquoi il n’existe pas de grottes sur notre planète dont la profondeur dépasse au moins 1 km.

Comment étudier la couche externe du noyau ?

Les scientifiques peuvent juger de l’apparence et de la composition du noyau en surveillant l’activité sismique. Par exemple, il a été constaté que les couches externe et interne tournent dans des directions différentes sous l’influence d’un champ magnétique. Le noyau de la Terre recèle des dizaines de mystères non résolus et attend de nouvelles découvertes fondamentales.

La Terre, ainsi que d’autres corps du système solaire, s’est formée à partir d’un nuage de gaz froid et de poussière par accrétion de ses particules constitutives. Après l'émergence de la planète, une toute nouvelle étape de son développement a commencé, généralement appelée pré-géologique en science.
Le nom de cette période est dû au fait que les premières traces de processus passés - roches ignées ou volcaniques - ne datent pas de plus de 4 milliards d'années. Seuls les scientifiques peuvent aujourd’hui les étudier.
L’étape prégéologique du développement de la Terre reste encore pleine de mystères. Elle couvre une période de 0,9 milliard d'années et se caractérise par un volcanisme répandu sur la planète avec dégagement de gaz et de vapeur d'eau. C'est à cette époque que commença le processus de séparation de la Terre en ses principales coquilles : le noyau, le manteau, la croûte et l'atmosphère. On suppose que ce processus a été provoqué par un intense bombardement de météorites sur notre planète et par la fonte de ses différentes parties.
L’un des événements clés de l’histoire de la Terre a été la formation de son noyau interne. Cela s’est probablement produit au cours de la phase prégéologique du développement de la planète, lorsque toute la matière était divisée en deux géosphères principales : le noyau et le manteau.
Malheureusement, il n’existe pas encore de théorie fiable sur la formation du noyau terrestre, qui serait confirmée par des informations et des preuves scientifiques sérieuses. Comment s’est formé le noyau terrestre ? Les scientifiques proposent deux hypothèses principales pour répondre à cette question.
Selon la première version, la matière immédiatement après l'émergence de la Terre était homogène.
Il s’agissait entièrement de microparticules que l’on peut observer aujourd’hui dans les météorites. Mais après un certain temps, cette masse primaire homogène s'est divisée en un noyau lourd, dans lequel tout le fer avait coulé, et un manteau silicaté plus léger. En d’autres termes, des gouttes de fer en fusion et les composés chimiques lourds qui les accompagnent se sont déposés au centre de notre planète et y ont formé un noyau qui reste en grande partie fondu à ce jour. Alors que les éléments lourds se précipitaient vers le centre de la Terre, les scories légères, au contraire, flottaient vers les couches externes de la planète. Aujourd’hui, ces éléments légers constituent le manteau supérieur et la croûte.
Pourquoi une telle différenciation de la matière s’est-elle produite ? On pense qu'immédiatement après l'achèvement du processus de sa formation, la Terre a commencé à se réchauffer intensément, principalement en raison de l'énergie libérée lors de l'accumulation gravitationnelle de particules, ainsi qu'en raison de l'énergie de désintégration radioactive de produits chimiques individuels. éléments.
Un réchauffement supplémentaire de la planète et la formation d'un alliage fer-nickel qui, en raison de sa densité importante, s'est progressivement enfoncé jusqu'au centre de la Terre, ont été facilités par le prétendu bombardement de météorites.
Cependant, cette hypothèse se heurte à certaines difficultés. Par exemple, on ne sait pas exactement comment l’alliage fer-nickel, même à l’état liquide, a pu descendre sur plus d’un millier de kilomètres et atteindre la région du noyau de la planète.
Conformément à la deuxième hypothèse, le noyau de la Terre a été formé à partir de météorites de fer qui sont entrées en collision avec la surface de la planète, puis a été recouvert d'une coquille de silicate de météorites en pierre et a formé le manteau.

Il y a un sérieux défaut dans cette hypothèse. Dans cette situation, les météorites de fer et de pierre devraient exister séparément dans l’espace. Les recherches modernes montrent que les météorites ferreuses n'auraient pu apparaître que dans les profondeurs d'une planète qui s'est désintégrée sous une pression importante, c'est-à-dire après la formation de notre système solaire et de toutes les planètes.
La première version semble plus logique, puisqu'elle prévoit une frontière dynamique entre le noyau terrestre et le manteau. Cela signifie que le processus de division de la matière entre eux pourrait se poursuivre sur la planète pendant très longtemps, exerçant ainsi une grande influence sur l'évolution future de la Terre.
Ainsi, si l’on se base sur la première hypothèse de formation du noyau de la planète, le processus de différenciation de la matière a duré environ 1,6 milliard d’années. Grâce à la différenciation gravitationnelle et à la désintégration radioactive, la séparation de la matière était assurée.
Les éléments lourds ne descendaient qu'à une profondeur au-dessous de laquelle la substance était si visqueuse que le fer ne pouvait plus couler. À la suite de ce processus, une couche annulaire très dense et lourde de fer fondu et de son oxyde s'est formée. Il était situé au-dessus du matériau plus léger du noyau primordial de notre planète. Ensuite, une légère substance silicatée a été extraite du centre de la Terre. De plus, elle s'est déplacée au niveau de l'équateur, ce qui pourrait avoir marqué le début de l'asymétrie de la planète.
On suppose que lors de la formation du noyau de fer de la Terre, une diminution significative du volume de la planète s'est produite, ce qui a entraîné une diminution de sa surface. Les éléments légers et leurs composés qui « flottaient » à la surface formaient une fine croûte primaire qui, comme toutes les planètes telluriques, était constituée de basaltes volcaniques, recouverts d'une épaisse couche de sédiments.
Cependant, il n'est pas possible de trouver des preuves géologiques vivantes des processus passés associés à la formation du noyau et du manteau terrestre. Comme nous l’avons déjà indiqué, les roches les plus anciennes de la planète Terre ont environ 4 milliards d’années. Très probablement, au début de l’évolution de la planète, sous l’influence de températures et de pressions élevées, les basaltes primaires se sont métamorphosés, fondus et transformés en roches granitiques-gneiss que nous connaissons.
Quel est le noyau de notre planète, qui s’est probablement formé aux premiers stades du développement de la Terre ? Il se compose de coques extérieures et intérieures. Selon des hypothèses scientifiques, à une profondeur de 2 900 à 5 100 km, il existe un noyau externe dont les propriétés physiques sont proches du liquide.
Le noyau externe est un flux de fer et de nickel en fusion qui conduit bien l’électricité. C'est à ce noyau que les scientifiques associent l'origine du champ magnétique terrestre. Les 1 270 km restants jusqu'au centre de la Terre sont occupés par le noyau interne, composé à 80 % de fer et à 20 % de dioxyde de silicium.
Le noyau interne est dur et chaud. Si l’extérieur est directement connecté au manteau, alors le noyau interne de la Terre existe de manière autonome. Sa dureté, malgré les températures élevées, est assurée par la gigantesque pression au centre de la planète, qui peut atteindre 3 millions d'atmosphères.
De nombreux éléments chimiques se transforment ainsi en un état métallique. Par conséquent, il a même été suggéré que le noyau interne de la Terre était constitué d’hydrogène métallique.
Le noyau interne dense a un impact sérieux sur la vie de notre planète. Le champ gravitationnel planétaire y est concentré, ce qui empêche la dispersion des coquilles de gaz légers, des couches d'hydrosphère et de géosphère de la Terre.
Il est probable qu’un tel champ était caractéristique du noyau dès le moment de la formation de la planète, quelles qu’aient pu être alors sa composition chimique et sa structure. Cela a contribué à la contraction des particules formées vers le centre.
Néanmoins, l'origine du noyau et l'étude de la structure interne de la Terre constituent le problème le plus urgent pour les scientifiques étroitement impliqués dans l'étude de l'histoire géologique de notre planète. Il reste encore beaucoup de chemin à parcourir avant de parvenir à une solution définitive à cette question. Pour éviter diverses contradictions, la science moderne a accepté l'hypothèse selon laquelle le processus de formation du noyau a commencé à se produire simultanément avec la formation de la Terre.

Pourquoi le noyau terrestre ne s'est-il pas refroidi et est-il resté chauffé à une température d'environ 6 000°C pendant 4,5 milliards d'années ? La question est extrêmement complexe, à laquelle d’ailleurs la science ne peut pas donner une réponse précise et intelligible à 100 %. Il existe cependant des raisons objectives à cela.

Secret excessif

Le mystère excessif, pour ainsi dire, du noyau terrestre est associé à deux facteurs. Premièrement, personne ne sait avec certitude comment, quand et dans quelles circonstances elle s'est formée - cela s'est produit lors de la formation de la proto-Terre ou déjà dans les premiers stades de l'existence de la planète formée - tout cela est un grand mystère. Deuxièmement, il est absolument impossible d’obtenir des échantillons du noyau terrestre – personne ne sait avec certitude de quoi il s’agit. De plus, toutes les données que nous connaissons sur le noyau sont collectées à l'aide de méthodes et de modèles indirects.

Pourquoi le noyau terrestre reste-t-il chaud ?

Pour essayer de comprendre pourquoi le noyau terrestre ne se refroidit pas pendant si longtemps, vous devez d'abord comprendre ce qui a provoqué son échauffement initial. L’intérieur de notre planète, comme celui de toute autre planète, est hétérogène ; il est constitué de couches de densités différentes relativement clairement délimitées. Mais cela n’a pas toujours été le cas : les éléments lourds descendaient lentement, formant le noyau interne et externe, tandis que les éléments légers étaient poussés vers le haut, formant le manteau et la croûte terrestre. Ce processus se déroule extrêmement lentement et s'accompagne d'un dégagement de chaleur. Cependant, ce n’était pas la principale raison du chauffage. La masse entière de la Terre appuie avec une force énorme sur son centre, produisant une pression phénoménale d'environ 360 GPa (3,7 millions d'atmosphères), à la suite de laquelle la désintégration des éléments radioactifs à vie longue contenus dans le noyau de fer-silicium-nickel a commencé à se produire, ce qui s'est accompagné d'émissions colossales de chaleur.

Une source supplémentaire de chauffage est l'énergie cinétique générée par le frottement entre différentes couches (chaque couche tourne indépendamment de l'autre) : le noyau interne avec l'extérieur et l'extérieur avec le manteau.

L'intérieur de la planète (les proportions ne sont pas respectées). La friction entre les trois couches internes sert de source de chauffage supplémentaire.

Sur la base de ce qui précède, nous pouvons conclure que la Terre et en particulier ses entrailles sont une machine autosuffisante qui se réchauffe. Mais cela ne peut naturellement pas durer éternellement : les réserves d’éléments radioactifs à l’intérieur du cœur disparaissent peu à peu et il n’y aura plus rien pour maintenir la température.

Il commence à faire froid!

En fait, le processus de refroidissement a déjà commencé il y a très longtemps, mais il se déroule extrêmement lentement - à raison d'une fraction de degré par siècle. Selon des estimations approximatives, au moins 1 milliard d'années s'écouleront avant que le noyau ne refroidisse complètement et que les réactions chimiques et autres cessent.

Réponse courte: La terre, et en particulier son noyau, est une machine autosuffisante qui se chauffe. La masse entière de la planète appuie sur son centre, produisant une pression phénoménale et déclenchant ainsi le processus de désintégration des éléments radioactifs, à la suite duquel de la chaleur est libérée.

MOSCOU, 12 février - RIA Novosti. Les géologues américains affirment que le noyau interne de la Terre n'aurait pas pu apparaître il y a 4,2 milliards d'années sous la forme sous laquelle les scientifiques l'imaginent aujourd'hui, car cela est impossible du point de vue de la physique, selon un article publié dans la revue EPS Letters. .

« Si le noyau de la jeune Terre était entièrement constitué d'un liquide pur et homogène, alors le nucléole interne ne devrait pas exister en principe, car cette matière ne pourrait pas refroidir aux températures auxquelles sa formation était possible. Il s’agit d’une composition hétérogène, et la question se pose de savoir comment elle est devenue ainsi. C’est le paradoxe que nous avons découvert », explique James Van Orman de l’Université Case Western Reserve à Cleveland (États-Unis).

Dans un passé lointain, le noyau de la Terre était complètement liquide et ne se composait pas de deux ou trois couches, comme le suggèrent aujourd'hui certains géologues - un noyau métallique interne et une fonte environnante de fer et d'éléments plus légers.

Dans cet état, le noyau s’est rapidement refroidi et a perdu de l’énergie, ce qui a entraîné un affaiblissement du champ magnétique qu’il générait. Après un certain temps, ce processus a atteint un certain point critique et la partie centrale du noyau s'est «gelée», se transformant en un nucléole métallique solide, accompagné d'une poussée et d'une augmentation de la force du champ magnétique.

Le moment de cette transition est extrêmement important pour les géologues, car il permet d'estimer grossièrement à quelle vitesse le noyau terrestre se refroidit aujourd'hui et combien de temps durera le « bouclier » magnétique de notre planète, nous protégeant de l'action des rayons cosmiques, et l'atmosphère terrestre à cause du vent solaire.

Or, comme le note Van Orman, la plupart des scientifiques pensent que cela s'est produit dans les premiers instants de la vie sur Terre en raison d'un phénomène dont on peut trouver un analogue dans l'atmosphère de la planète ou dans les machines à soda des restaurants fast-food.

Les physiciens ont découvert depuis longtemps que certains liquides, y compris l'eau, restent liquides à des températures nettement inférieures au point de congélation s'il n'y a pas d'impuretés, de cristaux de glace microscopiques ou de puissantes vibrations à l'intérieur. Si vous le secouez facilement ou si vous y déposez un grain de poussière, un tel liquide gèle presque instantanément.

Selon les géologues, quelque chose de similaire s'est produit il y a environ 4,2 milliards d'années à l'intérieur du noyau terrestre, lorsqu'une partie de celui-ci s'est soudainement cristallisée. Van Orman et ses collègues ont tenté de reproduire ce processus à l'aide de modèles informatiques de l'intérieur de la planète.

Ces calculs ont montré de manière inattendue que le noyau interne de la Terre ne devrait pas exister. Il s'est avéré que le processus de cristallisation de ses roches est très différent du comportement de l'eau et d'autres liquides surfondus - cela nécessite une énorme différence de température, plus de mille kelvins, et la taille impressionnante d'un « grain de poussière », dont le diamètre devrait être d'environ 20 à 45 kilomètres.

En conséquence, deux scénarios sont les plus probables : soit le noyau de la planète aurait dû être complètement gelé, soit il serait resté complètement liquide. Les deux sont faux, puisque la Terre possède un noyau interne solide et externe liquide.

En d’autres termes, les scientifiques n’ont pas encore de réponse à cette question. Van Orman et ses collègues invitent tous les géologues de la Terre à réfléchir à la façon dont un « morceau » de fer assez gros pourrait se former dans le manteau de la planète et « couler » dans son noyau, ou à trouver un autre mécanisme qui expliquerait comment il se divise en deux. les pièces.

MOSCOU, 13 juin - RIA Novosti, Tatiana Pichugina. Le pôle Nord magnétique continue de se déplacer du Canada vers l'archipel de Severnaya Zemlya à une vitesse de 55 kilomètres par an. Les scientifiques suggèrent qu’un changement de pôle se prépare en raison de perturbations dans la partie liquide du noyau de la planète, inaccessible aux observations directes. Il est difficile de comprendre ce qui s’y passe exactement, mais les hypothèses sont nombreuses.

Mission dans le "monde de fer"

Grâce à la réflexion des rayons de la surface, à la rapidité avec laquelle elle se réchauffe et se refroidit, les scientifiques ont réalisé qu'il s'agissait, sinon entièrement, du moins principalement de métal. Il est possible que des météorites ferreuses nous parviennent à partir de là. Cela arrive très rarement ; on ne connaît pas plus de deux cents événements de ce type.

On suppose que Psyché est le noyau d’une planète tellurique qui a perdu ses enveloppes extérieures. Avec la Terre et Vénus, cette planète s'est formée près du Soleil, mais quelque chose s'est ensuite produit. Peut-être s’agit-il d’une catastrophe, ou peut-être que tout cela est dû au réchauffement répété de la planète Terre – les amas de matière à partir desquels les planètes sont formées.

Les scientifiques veulent certainement entrer dans le « monde du fer », et pas seulement pour l’exploration géologique des gisements dans l’intérêt de nos descendants. Tout d’abord, étudier de près l’analogue du noyau terrestre.

Pourquoi le noyau est-il en fer ?

Le noyau terrestre est un objet intéressant. Sa composition et sa température se reflètent dans les couches sus-jacentes et dans l'atmosphère. Le noyau est la source du champ magnétique qui a donné naissance à la vie. On y trouve aussi la clé du secret de la formation des planètes telluriques.

L'intérieur de la Terre est exploré à l'aide d'ondes sismiques et de modélisation. En gros, la planète est constituée d'une coque supérieure : croûte, manteau et noyau.

Plusieurs faits indiquent que le noyau est en fer. La Terre possède son propre champ magnétique, comme si un dipôle était inséré le long de l'axe de rotation. Le manteau ne peut pas générer un tel champ ; il conduit l'électricité trop faiblement. Selon le modèle géodynamo, seul un fluide conducteur en est capable. Cela signifie qu’une partie du noyau est liquide. Le fer est l’un des éléments les plus abondants du système solaire. Ceci est confirmé par son abondance dans les météorites.

Les ondes S élastiques ne traversent pas la partie externe du noyau, ce qui signifie qu'il est liquide. La partie interne du noyau, avec un rayon d'environ 1 221 kilomètres, propage faiblement les ondes S. Par conséquent, elle est soit solide, soit dans un état simulant la solidité. La limite entre les deux couches du noyau est assez claire, tout comme la limite entre le noyau et le manteau inférieur.

On pense que le noyau est du fer, avec de petits mélanges de nickel (cela est indiqué par la composition des météorites de fer), de silicium, de sulfures et d'oxygène.

Certaines caractéristiques du passage des ondes sismiques suggèrent que le noyau interne solide tourne légèrement plus vite que le manteau et la croûte, d'environ 0,15 degrés par an.

Quand et comment s’est formé le noyau terrestre ? Quelle est la proportion d’éléments chimiques qu’il contient ? Pourquoi n'est-il pas uniforme ? Quelle est la température là-bas ? Où est la source d’énergie ? Et surtout, pourquoi le noyau s’est-il formé à l’intérieur de la planète en premier lieu ? Il existe de nombreuses hypothèses pour chacune de ces questions et bien d’autres.

Quel jumeau a de la chance ?

Vénus est considérée comme la jumelle de la Terre : elle est à peine plus petite en masse et en taille. Mais les conditions actuelles à sa surface sont complètement différentes. La Terre possède son propre champ magnétique, son atmosphère et sa biosphère.

Vénus sur cette liste n'a qu'une atmosphère toxique avec des nuages ​​​​d'acide sulfurique. Il n'y a aucune trace du champ magnétique dans le passé géologique, même si elles pourraient avoir disparu. Tout cela a probablement à voir avec l’origine des jumeaux.

Vénus et la Terre se sont formées dans une partie de la nébuleuse de gaz et de poussière entourant le Soleil. Les embryons des planètes sont devenus plus gros, attirant de plus en plus de matière à eux. Lorsque la masse est devenue critique, le chauffage et la fusion ont commencé. La substance était divisée en fractions : les éléments lourds se déposaient à l'intérieur, les éléments légers montaient vers le haut.

Des scientifiques allemands, japonais et français estiment que la stratification de corps tels que la Terre se déroule de manière uniforme et stable, chaque couche étant homogène. Pour que le noyau soit à deux couches et hétérogène, vers la fin du processus, la planète doit avoir subi un impact très fort d'un autre corps massif. Une partie de la substance « extraterrestre » est restée dans les entrailles de la Terre, une partie a été mise en orbite, où la Lune s'est ensuite formée. L'impact a provoqué un mélange de l'intérieur de la planète, entraînant une fusion partielle du noyau.

Mais l’évolution de Vénus s’est déroulée sans heurts, sans urgence à l’échelle cosmique. Le délaminage a été complété avec succès par la formation d’un noyau de fer solide, incapable de générer un champ magnétique.

Il existe une autre hypothèse : la cristallisation spontanée du fer fondu. Cependant, pour ce faire, il doit refroidir jusqu'à mille Kelvin, ce qui est impossible.

Cela signifie que les noyaux de cristallisation ont pénétré de l’extérieur, ont conclu des scientifiques américains. Par exemple, du manteau inférieur. Ce sont de gros morceaux de fer mesurant des dizaines et des centaines de mètres. D’où ils viendront est une grande question.

Une réponse se trouve à la surface de la Terre sous la forme d’anciens quartzites ferrugineux. Il y a peut-être plus de trois milliards d’années, ces roches formaient le fond des océans. En raison du mouvement des plaques, il s'enfonça dans le manteau et de là dans le noyau.

© Illustration de RIA Novosti. Alina Polianina, NASAIl y a plus de quatre milliards d’années, la Terre est entrée en collision avec un corps cosmique massif. À la suite de l'impact, son noyau en formation s'est mélangé, une partie externe liquide s'y est libérée, ce qui a conduit à l'émergence d'un champ magnétique. L'impact a détruit une partie de la substance terrestre d'où est issue la Lune.