L'origine de la Terre explique sa structure interne - Maxicours

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L'origine de la Terre explique sa structure interne

Objectif
Les connaissances actuelles sur la structure interne du globe reposent sur un ensemble très varié de données, mais comment cette structure peut-elle s'expliquer par son histoire ?
À partir de quels matériaux s'est formé le globe terrestre ?
Par quel mécanisme ?
Comment expliquer l'existence des couches concentriques du globe ?

Le processus de formation de la Terre fait apparaître deux phases : accrétion et différenciation. Ces deux phénomènes se sont déroulés durant l'ère précambrienne, précédant l'ère primaire, entre 4,5 et 3,6 milliards d'années, environ.

1. Un peu d'histoire : formation de la Terre primitive
Au commencement, le système solaire n'était qu'un nuage de poussières et de gaz. Selon la loi de gravitation universelle, les molécules s'attirent, des boules de poussière se forment par agglomération, ou accrétion, et les grumeaux à leur tour deviennent des objets planétaires.
Ces futures planètes sont alors soumises à un bombardement incessant (météorites, planétoïdes, astéroïdes). Durant ces collisions, la plupart de ces rochers s'agglutinent, à l'exception de certaines qui volent en éclats. Ils finissent par atteindre la taille d'une planète : la Terre primitive est née ainsi.

 Doc. 1. La formation du système solaire.


Cependant ces impacts et les réactions radioactives dégagent de la chaleur et aboutit à la fusion et l'homogénéisation de ce corps planétaire. La Terre n'est alors qu'une sphère de roches en fusion ; un océan de lave recouvre toute sa surface. On parle également de « Terre magmatique ».

 Doc. 2. La formation de la Terre primitive.

2. Différenciation de la Terre
La surface de la Terre primitive se refroidit peu à peu et se solidifie. Mais la température au sol reste brûlante. Cette chaleur se communique vers le centre de la Terre où elle provoque la fusion du fer et sa migration vers le centre : c'est le futur noyau de la Terre. Les couches du globe se différencient grâce à la gravité de leurs éléments. Le fer et les éléments lourds, comme le nickel, vont migrer vers le centre, tandis que les éléments plus légers (O, Si, Al, Ca, Na, K) restent en périphérie. Ces derniers forment les silicates du manteau extérieur primaire (la croûte et le manteau actuels ne se distinguent pas encore nettement).

Par ailleurs, les produits volatils et gazeux migrent vers la surface, s'échappent des nombreux volcans et forment l'atmosphère. Parmi ces éléments, la vapeur d'eau se condense et aboutit à la formation des océans.

3. Confirmation du modèle actuel : étude des météorites
Le bombardement des météorites sur la Terre se poursuit, à un rythme, cependant, incomparablement plus faible. Aussi, l'étude de ces météorites nous est aujourd'hui précieuse afin de confirmer le mode de différenciation de la Terre.

Actuellement, la plupart de ces météorites proviendraient de fragments d'astéroïdes différenciés (noyau de fer et couches de silicates) formés en même temps que le système solaire. On a en effet localisé et daté une ceinture d'astéroïdes situés entre Mars et Jupiter. Deux types de météorites différenciés existent : les achondrites et les météorites de fer provenant respectivement de la périphérie et du noyau de ces astéroïdes. Leur composition proche de celle de la croûte terrestre, du manteau et du noyau confirme le modèle actuel de la Terre.

Il est à noter que d'autres météorites, les chondrites, de type non différencié, présenteraient une composition chimique proche de celle de la couronne solaire. Elles constitueraient les vestiges des matériaux ayant constitué la Terre primitive.

L'essentiel

La structure de la Terre résulte de l'accrétion d'éléments de tailles variables et d'un processus de différenciation.
Ce dernier phénomène a permis de trier les élémnets chimiques sous l'action de la gravité : les éléments les plus denses migrent vers le centre, et les moins denses vers les couches externes périphériques.

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