Flux de Chaleur et Intérieur de la Terre
La chaleur s'échappant de l'intérieur de la Terre alimente la convection, la géodynamo et la tectonique des plaques. La mesure de ce flux de chaleur, combinée aux données sismiques et de physique minérale, révèle la composition, la structure et l'évolution de la planète profonde.
Definition
Le flux de chaleur et l'intérieur de la Terre désignent l'étude de l'état thermique interne et du bilan énergétique de la planète, intégrant le flux de chaleur de surface mesuré, la structure sismique et la physique minérale à haute pression pour déterminer la composition, la température et l'évolution de la croûte, du manteau et du noyau.
Scope
Ce domaine couvre l'état thermique de la Terre et la constitution de son intérieur : le flux de chaleur terrestre et ses sources (radioactivité, chaleur primordiale et du noyau), la composition et la structure stratifiées de la croûte, du manteau et du noyau, ainsi que la physique minérale qui relie les mesures de laboratoire à haute pression et température à la Terre profonde. Il traite du géotherme, des modes de transport de la chaleur et de l'évolution thermique à long terme de la planète. L'accent est mis sur le bilan énergétique et l'état physique de l'intérieur.
Sub-topics
Core questions
- Quelle quantité de chaleur s'échappe de la Terre et d'où provient-elle ?
- Quelles sont la composition et la structure physique de la croûte, du manteau et du noyau ?
- Comment les expériences minérales à haute pression contraignent-elles la compréhension de l'intérieur profond ?
- Comment l'état thermique de la Terre a-t-il évolué au cours des temps géologiques ?
Key concepts
- Flux de chaleur terrestre et géotherme
- Sources de chaleur radiogénique, primordiale et du noyau
- Structure stratifiée : croûte, manteau et noyau
- Physique minérale à haute pression et température
- Évolution thermique et refroidissement de la Terre
Key theories
- Bilan thermique de la Terre
- Le flux de chaleur de surface global est alimenté par la désintégration radioactive d'isotopes à longue durée de vie, ainsi que par la libération lente de chaleur primordiale et du noyau. Ce bilan détermine l'énergie disponible pour alimenter la convection mantellique, la tectonique des plaques et la géodynamo.
- Structure stratifiée de l'intérieur
- La sismologie, la gravité et la physique minérale établissent conjointement que la Terre est différenciée en une croûte mince, un manteau silicaté avec une stratification due aux transitions de phase, et un noyau métallique composé d'une partie externe liquide et d'une partie interne solide.
Clinical relevance
La chaleur interne de la Terre entraîne la convection responsable de la tectonique des plaques, du volcanisme et du champ magnétique, soutient les ressources énergétiques géothermiques et sous-tend les modèles expliquant comment la planète et d'autres corps célestes ont évolué et sont restés habitables.
History
L'estimation du refroidissement de la Terre par Kelvin au XIXe siècle, ultérieurement infirmée par la découverte de la radioactivité, a ouvert l'étude de la chaleur terrestre ; la sismologie du XXe siècle a délimité les couches intérieures, Birch a relié la vitesse sismique à la composition, et les compilations modernes du flux de chaleur et la physique minérale ont quantifié le bilan énergétique de la planète.
Key figures
- William Thomson (Lord Kelvin)
- Inge Lehmann
- Francis Birch
- Edward Bullard
Related topics
Seminal works
- fowler2005
- turcotte2014
- stacey2008
Frequently asked questions
- D'où provient la chaleur interne de la Terre ?
- La majeure partie provient de la désintégration radioactive d'isotopes à longue durée de vie tels que l'uranium, le thorium et le potassium. Une part significative est constituée de la chaleur primordiale résiduelle de la formation de la planète et de la chaleur libérée à mesure que le noyau se refroidit lentement et que le noyau interne se solidifie.
- Comment savons-nous de quoi est faite la Terre profonde si nous ne pouvons pas l'échantillonner ?
- Les scientifiques combinent les mesures sismiques de la propagation des ondes à travers l'intérieur avec des expériences de laboratoire qui recréent les pressions et températures immenses en profondeur, en faisant correspondre les propriétés observées aux minéraux et métaux candidats pour en déduire la composition de l'intérieur.