Q. d'où provient l'énergie du magma ?

[Hijo-Nik]

Bonjour, je suis une taupe en science malheureusement alors je risque d'écrire d'inconsistantes platitudes. Qu'importe.


Selon la loi de Lavoisier, (seule réminiscence de mon cours de science) je ne comprends pas d'où provient l'apport en énergie permettant cette température constante de +- 5000 c° au centre de la terre. N'est ce que la désintégration des roches par radioactivité ? Peut on dire qu’inéluctablement la 'réserve' en énergie du centre de la terre diminue car il y a forcément déperdition d'énergie via les éruptions volcanique, tremblement de terre ou autre ?

Merci
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[invite07941352]

Bonjour,
Oui, pour l'essentiel, c'est la désintégration des éléments radioactifs primordiaux .

[Boumako]

Bonjour

La chaleur du magma provient de la désintégration des noyaux radioactifs, mais pas seulement : A cet effet s'ajoute la solidification du noyau (changement de phase liquide-solide) et l’énergie potentielle de la sédimentation des corps plus denses. Il y avait eu un article à ce sujet sur Futura, de mémoire ces 2 derniers effets sont responsable d'environ moitié de la chaleur.

[Hijo-Nik]

Salut merci pour ses éclaircissements. En recherchant des articles sur les phénomènes que tu cites je pense prendre conscience de quelques chose, arrêtez moi si je me goure: Toute l'énergie de la terre, quelle qu'elle soit hormis le soleil, provient (entre-autre mais principalement) des/de la collision qui s'est produite il y a des millions d'années et qui créa ainsi notre lune ?

Alors ce serait la vitesse de déplacement des astres qui permit, lors de la collision, à dégagé assez d'énergie pour faire fondre les roches et créer la terre que l'on connait aujourd'hui ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Boumako]

Non, l’énergie dégagée vient de la chaleur primordiale de la terre et de la désintégration des éléments radioactifs. Si on remonte plus loin on pourrait dire que cette énergie vient de l'étoile qui a explosé en supernova avant de créer les constituants notre système solaire.

[Hijo-Nik]

Edit: je nage en pleine confusion en fait, c'est l'énergie du soleil qui permet à la terre d'être ce qu'elle est. Elle ne vit pas de son énergie propre. A quoi sert-elle alors ?

La terre est elle viable sans un noyau de fusion ?

[Boumako]

Oui l’énergie du soleil contribue pour la plus grosse part au bilan ; l’énergie du noyau représente 0.03% du total.
Sans un noyau en fusion nous n'aurions pas de champ magnétique terrestre, donc pas de ceinture protectrice de Van Allen.

[LPFR]

Bonjour.
Si la terre n’avait pas ses sources radioactives et le souvenir d’avoir été chaude à sa création, elle se mettrait en équilibre thermique entre l’énergie reçue par le soleil et l’énergie rayonnée dans l’espace.
Je crois me souvenir que sa température serait un peu plus basse que 0°C (-10 ou -20 °C, de tête).
La source plus importante d’énergie de la terre est le soleil.
Regardez cette page de Wikipedia :
http://en.wikipedia.org/wiki/Earth%2...al_heat_budget
Au revoir.

[harmoniciste]

Bonjour,
La question initiale porte sur l'énergie (chaleur) du magma. On ne peut donc pas dire qu'elle vient du soleil. Au départ, c'est l’énergie potentielle due à l’accrétion de poussières cosmiques lors de la formation de notre planète qui l'ont réchauffée. Puis plus tard (et encore aujourd'hui ) s'est l’énergie nucléaire des éléments radioactifs suffisamment concentrés au cœur du noyau qui continue à chauffer.

[Gilgamesh]

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source


La puissance thermique de la Terre est de 43 à 44 TW (1 TW = 1000 milliard de watt). On prendra ce chiffre dans ce qui siuit, ceci dit une étude plus récente la donne plus proche de 36 TW.

Les contributeurs sont :

1/ la radioactivité...
a) du manteau primitif : 25 TW
nota : manteau primitif = manteau actuel + croûte
b) du noyau : 0-1 TW

2/ la libération de chaleur primordiale...
par refroidissement : 13,3 TW
par cristallisation du noyau (chaleur latente de solidification) : 2 TW
par libération d'énergie gravitationnelle ('contraction' de la Terre résultant de la cristallisation) : 2,7 TW

Le refroidissement de la Terre (13,3 TW) est égal à M.C dT/dt

La masse M de la Terre étant de 6.10²⁴ kg et sa capacité calorifique C approx. de 1000 J/kg, on peut en conclure qu'elle refroidit au rythme actuel d'environ 70°C (T moyenne) par milliard d'années.

L'accroissement de la taille de la graine solide se calcul comme :

dR/dt = dM/(4pi.rho.r²)dt

avec r graine=1221 km, rho graine = 11t/m3, l'accroissement est donc de 500 km par milliard d'années. Ccl : elle n'est pas plus vieille que 2 Ga.



En ce qui concerne la puissance thermique on a vu que la radioactivité est le contributeur principal. Elle a elle même pour sous-contributeurs 4 isotopes à très longues périodes.

Dans ce qui suit
tau : demi-vie (en milliard d'année)
h0 : énergie libérére par kg d'isotope décomposé (TJ/kg)
C0 : concentration (1e-9 kg/kg)
H : contribution actuelle (en TW) / il y a 3 Ga

238U (uranium)
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tau : 4,47
h0 : 19
C0 : 25,5
H :9,6 / 15,2

235U (fils de 238U)
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tau : 0,704
h0 : 18,2
C0 : 0,19
H : 0,4 / 8,1

232Th (thorium)
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tau : 14
h0 : 17,1
C0 : 103
H : 11,1 / 12,9

40K (potassium)
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tau : 1,25
h0 : 0,158
C0 : 32,9
H : 3,7 / 19,4

On a pu noter l'insigne faiblesse de la radioactivité du noyau dû au fait que par le plus grand des hasard les 3 éléments chimiques (uranium, thorium et potassium) responsables de la radioactivité du globe sont litophiles, c-a-d que lors d'une fusion du matériaux initial, ils sont peu soluble dans la phase fer.

In addition of that, lors d'une fusion du manteau pour former le magma, ils se retrouvent préférentiellement dans la phase liquide et s'accumulent donc dans le magma pour former la croûte terrestre (océanique ou continentale). Près de la moitié de la chaleur radiogénique est donc dégagée dans la croûte, ce qui explique que le gradient thermique de la Terre est beaucoup plus fort dans les 100 premiers km.

Au départ la Terre est chaude parce que les éléments qui la forment tombent sur le globe en formation. Qui dit chute, dit libération d'énergie gravitationnelle (de la même façon qu'un verre libere sont énergie de chute en se brisant au moment de toucher le sol). Entre les choc, la Terre a le temps de former une surface solide rocheuse très peu conductrice de chaleur : le globe serait beaucoup plus froid si c'était un globe métallique. En plus de cela, et dans la masse il integre des éléments radioactifs qui entretiennent continuellement l'apport de chaleur. Près de la moitié est aujourd'hui désintégrée, dans les premiers âge (Achéen) la chaleur radiogénique était du double de maintenant.

[harmoniciste]

Un truc me chiffonne là dedans:
Si 25 à 26 TW sont produits, et que 13,3 TW seulement s'échappent par rayonnement vers l'univers, le bilan reste très positif. Comment peuvent-ils alors en déduire que température est en diminution ?

[Boumako]

Bonjour

La chaleur du magma provient de la désintégration des noyaux radioactifs, mais pas seulement : A cet effet s'ajoute la solidification du noyau (changement de phase liquide-solide) et l’énergie potentielle de la sédimentation des corps plus denses. Il y avait eu un article à ce sujet sur Futura, de mémoire ces 2 derniers effets sont responsable d'environ moitié de la chaleur.

J'ai retrouvé l'article en question : http://www.futura-sciences.com/magaz...r-terre-31486/

[Gilgamesh]

Un truc me chiffonne là dedans:
Si 25 à 26 TW sont produits, et que 13,3 TW seulement s'échappent par rayonnement vers l'univers, le bilan reste très positif. Comment peuvent-ils alors en déduire que température est en diminution ?

Non, il y a ~ 40 TW qui s'échappent, dont 13 proviennent de la baisse de température moyenne.

[Boumako]

Un truc me chiffonne là dedans:
Si 25 à 26 TW sont produits, et que 13,3 TW seulement s'échappent par rayonnement vers l'univers, le bilan reste très positif. Comment peuvent-ils alors en déduire que température est en diminution ?

Ce ne sont pas 13.3 TW qui s'échappent de la Terre, mais environ 10 000 fois plus. Ces 13.3 TW ne correspondent qu'à la chaleur accumulée par capacité massique depuis l'origine (bien que la distinction entre chaleur de cristallisation et refroidissement me semble un peu étrange...).