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À notre époque il est rare de rencontrer des personnes ne connaissant pas la fameuse théorie de la dérive des continents aussi nommée « tectonique des plaques ». Il est encore plus rare dans la communauté scientifique de rencontrer des chercheurs la rejetant en bloc même si certains processus peuvent être discutés. Alfred Wegener a commencé à formuler sa théorie à partir de 1912 mais c'est seulement dans les années 60 qu'elle a été acceptée grâce aux récents progrès de la paléontologie, de l'océanographie et de la sismologie. Cependant, il ne faut pas oublier qu'il y a un « avant Wegener » où des hypothèses, certaines sérieuses et d'autres plus farfelues, tentaient d'expliquer la formation des structures de l'écorce terrestre. Aujourd'hui je vais vous parler de la théorie du « feu central », l'une des plus admises au début du 20ème siècle dont la première formulation est attribuée à Athanasius Kircher au 17ème siècle [1].


Interior of the earthL'intérieur de la Terre selon Athanasius Kircher (1678)


L'idée est très simple et peut être résumée comme suivant [2]. Lors de l'accrétion planétaire notre bonne vieille Terre a emmagasiné une quantité importante de chaleur. Cette chaleur se diffuse depuis lors et la planète se refroidit de l'extérieur vers l'intérieur. Dans ce modèle la Terre primitive n'était donc qu'une grosse boule de magma. Le refroidissement de l'écorce terrestre entraine une augmentation de la densité des matériaux ainsi que leur contraction. Ce phénomène de rétractation thermique était alors compris et largement utilisé en ingénierie. C'était notamment le procédé utilisé pour joindre les poutres métalliques de la tour Eiffel à l'aide de rivets chauffés à blanc. Dans le modèle du « feu central », la rétraction thermique expliquait la formation des montagnes et des abysses océaniques comme réponse au plissement de l'écorce terrestre, d'où la théorie du géosynclinorium. Lorsque le plissement excède la résistance des matériaux, il provoque la formation de failles inverses ou chevauchements. Les failles normales ne sont, à l'époque, considérées que comme des phénomènes secondaires dont la formation est soit gravitaire, soit lié au plissement lui-même comme des fentes d'extrado (lorsque vous pliez un morceau de caoutchouc par exemple).


La théorie du « feu central » était alors confirmée à la fin du 19ème siècle par les premiers sondages de température jusqu'à des profondeurs de 2000 mètres. Ceux-ci montraient un accroissement constant de 30°C par kilomètre. Dans ce modèle la cause des séismes était la rupture des matériaux sous l'effet du plissement de l'écorce terrestre. Le cœur de notre planète était déjà considéré comme solide du à la pression exercée par le poids de l'écorce terrestre. Cependant, même si ce cœur avait un comportement solide, il était, à partir de 60-70 km de profondeur, à des températures suffisantes pour être fondu. L'origine des volcans était associée à la remontée des magmas par les plans de fracture. Les gaz dissous était le moteur de cette remontée. L'expérience du rochage était un analogue pour expliquer l'explosion volcanique. Cette expérience devait permettre la purification par fusion d'une goutte d'argent cependant il arrivait fréquemment qu'au refroidissement cette goutte explose. L'explication donnée est qu'à haute température l'argent liquide peut contenir une grande quantité de gaz dissous. Lors du refroidissement une petite pellicule superficielle d'argent se solidifie et le cœur de la goutte continue de se refroidir. Le problème est que le cœur plus froid de la goutte d'argent ne peut plus maintenir dissolus les gaz. La pellicule superficielle solide et imperméable ne laisse pas sortir ces gaz et la pression augmente jusqu'à explosion de la goutte d'argent.


Il faut admettre que cette représentation de la Terre à l'époque était déjà très proche en certains points du modèle actuel. Par exemple l'augmentation de la température avec l'accroissement de la profondeur, ou gradient géothermique, reste vrai mais s'il devait être associé uniquement à l'accrétion primitive des calculs simples montrent que le flux actuel de chaleur devrait être significativement diminué. Pour expliquer le flux de chaleur il faut donc aussi prendre en compte les réactions de désintégration radioactive qui ont lieu dans les différentes couches du globe. Même si la théorie du « feu central » montre quelques lacunes, il est intéressant de comprendre le cheminement de la pensée scientifique de l'époque. Aujourd'hui nous utilisons toujours la même démarche qui comprend : observation et mesure, formulation d'hypothèses et vérification des hypothèses par l'expérience.


Source :

[1] Science et Vie 

[2] Volcans et Tremblements de Terre par Albert de Lapparent

Tag(s) : #Un Peu de Science au Quotidien

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