E2 Dynamique thermique interne

Topique

La Terre perd de la chaleur de son intérieur principalement par convection au sein du manteau et par conduction à travers la lithosphère sus-jacente. Cette perte de chaleur provient de deux sources distinctes : la chaleur primordiale emmagasinée depuis l’accrétion et la différenciation planétaires, qui se dissipe lentement au cours des ères géologiques, et la chaleur radiogénique continue produite par la désintégration de l’uranium 238, de l’uranium 235, du thorium 232 et du potassium 40.

Le manteau terrestre est sujet à une convection intense car le paramètre mesurant la facilité avec laquelle un fluide amorce sa convection atteint une valeur comprise entre dix millions et un milliard au sein du manteau, bien au-delà du seuil critique d’un millier seulement à partir duquel un fluide commence à convection. Le manteau convecte avec une telle vigueur malgré son comportement, à court terme, semblable à celui d’un solide rigide.

L'efficacité de ce transport convectif, comparée à la simple conduction, peut être quantifiée par un autre paramètre qui, dans le manteau terrestre, prend des valeurs dix à quarante fois supérieures. Cela signifie que si le manteau ne présentait pas de convection et que la chaleur était transportée uniquement par conduction, la température intérieure de la Terre serait bien plus élevée qu'elle ne l'est aujourd'hui.

Le flux de chaleur moyen atteignant la surface terrestre est d'environ 80 milliwatts par mètre carré, mais ce flux n'est pas uniforme : il atteint jusqu'à 300 milliwatts par mètre carré au niveau des dorsales médio-océaniques, où le manteau remonte et se rapproche fortement de la surface, et chute à peine à 30 milliwatts par mètre carré au-dessus des cratons les plus anciens, où la croûte continentale isole le manteau sous-jacent depuis des milliards d'années.

La température à la limite entre le manteau et le noyau, comprise entre 3 500 et 4 000 kelvins, maintient le noyau externe à l'état liquide et alimente la géodynamo qui génère le champ magnétique terrestre. L'évolution lente de cette même température détermine à son tour la vitesse à laquelle le noyau interne continue de se solidifier et combien de temps encore le champ magnétique qui protège la planète continuera d'exister, bouclant ainsi le lien entre la perte de chaleur par laquelle cette description a commencé et le destin à long terme du champ magnétique terrestre lui-même.

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