Terre : qu'est-ce que c'est ?

Parmi les huit planètes du Système solaire, la Terre est l'une des quatre planètes telluriquesplanètes telluriques, solidessolides, de composition (roches silicatées et ferfer) et de densité moyenne voisines (entre 3,9 pour Mars et 6,1 pour MercureMercure), la densité moyenne de notre planète étant de 5,52.

Structure du globe terrestre

La densité des roches superficielles, égale à 2,7, très différente de celle de la Terre dans son ensemble, a conduit à conjecturer une composition variant avec la profondeur. En combinant la nature surtout granitique des roches de surface, celle, surtout basaltiquebasaltique, des roches issues des magmas rejetés par les volcans et la composition en fer et nickelnickel de la majorité des météoritesmétéorites, on en vint à l'hypothèse d'une composition en trois enveloppes emboîtées. On distingua ainsi le sial -- de silice et aluminiumaluminium -- pour la surface, le sima -- de silice et magnésiummagnésium --, au-dessous, jusqu'au nife -- de nickel et fer --, au centre de la Terre, en un arrangement qui rend compte de la densité globale de la planète. Au début du XX^e siècle, Alfred Wegener usera de cette conception avant qu'elle n'évolue vers celle de croûtecroûte-manteaumanteau-noyau.

La sismologie allait donner une mesure de ces trois enveloppes. La discontinuité de Mohorovičić, ou Moho, vers 30 kilomètres de profondeur en moyenne, marquée par la réflexion et la réfractionréfraction des rais sismiques, constitue la frontière entre la croûte et le manteau terrestre. La discontinuité de Gutenbergdiscontinuité de Gutenberg, vers 2.900 km de profondeur, est la limite entre le manteau et le noyau. Toutes deux portent le nom de leur découvreur (le Croate Andrija Mohorovičić et l'Allemand Beno Gutenberg), depuis 1909 pour la première, et 1921 pour la seconde. Ultérieurement, la croûte fut divisée en une croûte supérieure et une croûte inférieure, séparées par une discontinuité de Conrad, souvent discutée, tandis qu'une graine était individualisée au centre du noyau, au-delà de 5.000 km de profondeur.

La croûte fit l'objet de précisions essentielles. D'une part, la croûte océanique est différente de la croûte continentalecroûte continentale, comme le montra Gutenberg en 1921. La première est basaltique, la seconde granitique, du moins en moyenne. D'autre part, la croûte continentale s'épaissit sous les chaînes de montagnes en une racine qui peut atteindre 70 km d'épaisseur sous la cordillère des Andes du Pérou et de Bolivie.

Une étude plus fine des vitessesvitesses de transmission des ondes sismiquesondes sismiques dans les parties superficielles -- menée dans l'archipelarchipel des Tonga, dans le sud-ouest du Pacifique, par Jack Oliver et Bryan Isacks en 1967 -- allait permettre de séparer les milieux solides des milieux visqueux, les premiers conduisant les ondes sismiques plus rapidement que les seconds. Ainsi furent distinguées la lithosphèrelithosphère, solide, comprenant sur 100 km d'épaisseur moyenne la croûte et le manteau supérieur, et l'asthénosphèreasthénosphère, visqueuse, correspondant au reste du manteau. Ces distinctions, qui englobent celles de croûte et de manteau, mais avec des limites différentes, constituent les fondements de la tectonique des plaques.

Puis l'applicationapplication des méthodes de sismique-réflexion à écoute longue, adaptées de la sismique pétrolière, apporta des précisions sur la structure de la croûte. On citera le programme américain Cocorp (Consortium for Continental Refraction Profiling), qui eut de nombreux équivalents, dont le programme français Écors (Étude des continents et des océans par réflexion sismique).

Enfin, les progrès accomplis dans l'étude de la propagation des ondes sismiques ont permis de distinguer dans le manteau des zones chaudes, à vitesse lente, et des zones froides, à vitesse plus rapide. Cette tomographietomographie du manteau, en trois dimensions, a ainsi authentifié la conception des courants de convectionconvection, ascendants au niveau des rides (médio)océaniques, où remonte le matériel chaud du manteau inférieur, et descendants à la périphérie des océans, où s'enfonce la lithosphère froide. Tandis que des points chauds (hot spotshot spots), dispersés à la base du manteau, déterminent des ascendances permanentes qui sont à l'origine d'un volcanismevolcanisme continu.

Vue complète de la partie éclairée de la Terre par le satellite DSCOVR. © Nasa

Composition chimique de la Terre

Le deutérium, le lithiumlithium et le bérylliumbéryllium terrestres ont probablement été formés dans la GalaxieGalaxie par action des rayons cosmiquesrayons cosmiques galactiques sur le milieu interstellaire, dans la période précédant la formation du Système solaireSystème solaire. De la même façon, les éléments radioactifs (par exemple l'uraniumuranium ou le thoriumthorium) ont été produits par une ou plusieurs explosions de supernovaesupernovae dans la Galaxie, avant la formation du Soleil. Un certain nombre d'anomaliesanomalies d'abondance s'expliquent simplement par évaporation de composés volatils au cours de la formation des planétésimaux.

L'atmosphèreatmosphère terrestre primitive, créée en milieu réducteur, devait essentiellement consister en méthane, ammoniacammoniac et vapeur d'eau. Sa composition actuelle résulte d'une part de la dissociation de ces moléculesmolécules par le rayonnement solairerayonnement solaire, suivie de l'évaporation de l'hydrogènehydrogène et des réactions subséquentes d'oxydationoxydation, d'autre part de plusieurs milliards d'années de phénomènes biologiques (assimilation chlorophyllienne) conduisant à la production d'oxygène. Certains éléments, l'héliumhélium notamment, proviennent simplement du broyage par érosion des roches radioactives.

Fiche signalétique

• MasseMasse (kgkg) : 5,976 x 1024
• Masse (Terre = 1) : 1
• Rayon équatorial (km) : 6.378,14
• Rayon équatorial (Terre = 1) : 1
• Masse volumiqueMasse volumique moyenne (g/cm3) : 5,515
• Satellites : 1
• Distance moyenne du SoleilSoleil (km) : 149.600.000
• Distance moyenne du Soleil (Terre = 1) : 1
• Période de rotationPériode de rotation (jours) : 0,99727
• Période de rotation (heures) : 23,9345
• Période orbitalePériode orbitale (jours) : 365,256
• Vitesse orbitale moyenne (km/s) : 29,79
• ExcentricitéExcentricité de l'orbiteorbite : 0,0167
• Inclinaison de l'axe (°) : 23,45
• Inclinaison de l'orbite (°) : 0
• Vitesse d'échappement à l'équateuréquateur (km/s) : 11,18
• GravitéGravité de surface à l'équateur (m/s2) : 9,78
• AlbédoAlbédo géométrique visuel : 0,37
• Température moyenne de surface : 15 °C
• Pression atmosphériquePression atmosphérique (barbar) : 1,013
• Composition en volumevolume de l'atmosphère : azoteazote 78 %, oxygène 21 %, autres 1 %