Ça chauffe sous terre ! En témoignent les torrents de roches en fusion qui s’écoulent régulièrement des volcans, à des températures d’environ 1 000 °C. Il est vrai qu’avec une augmentation d’environ 30 °C tous les kilomètres dans la croûte, cela n’a rien d’étonnant. Mais alors quelle température fait-il au centre de la Terre ?
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Plus on s'enfonce dans les profondeurs de la Terre, plus la température augmente. Cette observation, les Hommes de l'Antiquité l'avaient déjà faite, notamment lorsque les premières mines souterraines ont été creusées. Cette idée est également appuyée par les épanchements de lave qui s'écoulent des volcans lors des éruptions volcaniques. Ce n'est donc pas pour rien que les diverses religions vont placer l'Enfer et ses feux au centre de la Terre !
Une source de chaleur au centre de la Terre
C'est bien là, en effet, que la Terre produit la majeure partie de la chaleurchaleur qu’elle va ensuite évacuer vers l’extérieur. Les roches ne sont en effet pas totalement isolantes et possèdent une certaine conductivité thermiqueconductivité thermique, qui va permettre de transmettre la chaleur à travers l'ensemble des enveloppes du globe, jusqu'en surface. Le flux de chaleur créé est ainsi de 70-80 mW/m2 en moyenne.
L'augmentation de la température avec la profondeur est, quant à elle, décrite par ce que l'on appelle le gradientgradient géothermique. Pour la lithosphère (croûtecroûte et manteau supérieur), il est très fort, en moyenne de 10 à 30 °C par kilomètre. Mais dans les régions volcaniques, il peut cependant être encore bien plus élevé.
Quelle température à 6 371 kilomètres de profondeur ?
Pour avoir une idée de la température régnant au centre de la Terre, on pourrait donc penser qu'il suffit d'extrapoler ce gradient géothermique jusqu'à 6 371 kilomètres de profondeur, soit la valeur du rayon de la Terre. Ce n'est cependant pas si simple. Car en faisant cela, on obtient une température de 190 000 °C, ce qui est une aberrationaberration ! Une telle température impliquerait que le centre de la Terre soit à l'état de plasma ! Or, il est avéré par de très nombreuses études sismiques que le noyau interne est solide. Sa température doit donc être bien inférieure à cette valeur.
Des expériences en laboratoire ont en effet permis d'estimer la température au centre de la Terre aux alentours de 5 500 °C. On est donc bien loin des 190 000 °C. Alors comment expliquer une telle différence ?
Un gradient géothermique plutôt faible dans le manteau
Tout simplement parce que le gradient géothermique (très fort) observé dans la croûte n'est pas valable pour les autres couches terrestres. Dans le manteau et dans le noyau, il est en effet beaucoup plus faible, de l'ordre de 0,3 à 0,5 °C par kilomètre. Il faut préciser qu'il existe en réalité une seconde zone où le gradient géothermique est très fort. Il s'agit de l'interface manteau-noyau externe. Ces régions où l'augmentation de la température avec la profondeur est très rapide sont appelées couches limites thermiques. Elles se situent en fait à la base et au sommet des cellules de convectionconvection qui animent le manteau terrestremanteau terrestre.
On voit donc que la chaleur terrestre est transmise de différentes manières à travers les enveloppes du globe. Si elle se fait par conduction au sein de la lithosphère, le mécanisme dominant reste la convection qui se joue au sein du manteau. Or, ce mécanisme tend à homogénéiser la température et donc limite le gradient géothermique dans le manteau, qui représente l'enveloppe terrestre la plus importante. Cela explique que la température au centre de la Terre est bien plus faible qu'on aurait pu le penser de prime abord.
