Le casting du film 1959 "Voyage au centre de la terre, " regarde à l'intérieur d'une caverne. Que trouveront les scientifiques lorsqu'ils feront le vrai voyage ? 20th Century-Fox/Getty Images Si votre famille vous a emmené en vacances au bord de la mer quand vous étiez petit, vous vous souvenez probablement de la sensation exaltante de creuser dans le sable humide avec une pelle en plastique. Au fur et à mesure que le trou devenait plus grand et plus profond, vous vous êtes naturellement demandé ce qui se passerait si vous continuiez à creuser et à creuser. Jusqu'où pourriez-vous aller ? Voudriez-vous vraiment sortir de terre quelque part en Chine, comme votre grande sœur ou votre grand frère a essayé de vous le faire croire ? Malheureusement, tu n'as jamais pu le découvrir, parce que juste au moment où tu commençais à faire de réels progrès, il était temps de ranger le parasol, et allez chercher un cornet de glace et faites un tour de 10 cents sur le poney mécanique sur la promenade. Mais reste, quelque part au fond de ta tête, vous n'arrêtez pas de vous demander ce qui se passerait si quelqu'un creusait vraiment un, trou vraiment profond.
Bien, vous n'aurez peut-être plus à vous poser la question, si une équipe internationale de scientifiques qui s'appelle le projet MoHole To the Mantle 2012 réussit dans sa quête. Ils comptent sur le soutien international pour un effort d'un milliard de dollars dans lequel un navire japonais de forage en haute mer, le Chikyu, s'enfouirait au fond de l'océan Pacifique pour creuser plus profondément que jamais auparavant. Le plan est de traverser la croûte terrestre, la couche supérieure rocheuse de la planète, qui est de 18 à 37 miles (30 à 60 kilomètres) d'épaisseur sur terre, mais aussi peu que 3 miles (5 kilomètres) d'épaisseur à ses endroits les plus minces sur le fond de l'océan [source :Osman]. Si la plate-forme de forage de Chikyu franchit une frontière de transition appelée le Moho, il atteindrait le manteau terrestre, le mystérieux 1, 740 milles (2, 900 kilomètres) d'épaisseur entre la croûte et le chaud de la planète, cœur fondu [sources :USGS, ScienceDaily].
Contrairement à votre fantasme d'enfance, les scientifiques n'ont aucune ambition de creuser un tunnel à travers la planète. Ce n'est probablement même pas possible, puisque la chaleur et la pression énormes à l'intérieur de la Terre rendraient impossible de ramper dans un tel passage, même s'il ne s'est pas effondré d'une manière ou d'une autre. Mais juste en atteignant le manteau, une couche dont on sait relativement peu, et récupérer un échantillon serait une réalisation scientifique d'une telle ampleur que certains l'ont appelé la version géologique de l'alunissage. Dans cet article, nous vous expliquerons la difficulté de creuser un trou si profond, et ce que nous pourrions en tirer.
Contenu Une représentation de la croûte terrestre, manteau et noyau. Hemera/Thinkstock C'est incroyable de penser que nous pouvons dépenser 1 milliard de dollars pour forer à travers le Moho, quand on considère qu'il y a environ un siècle, nous ne savions même pas que cette frontière existait. En 1909, Andrija Mohorovičić, un chercheur croate, découvert qu'à environ 20 milles (50 kilomètres) à l'intérieur de la Terre, les ondes déclenchées par les tremblements de terre ont voyagé plus vite qu'elles ne le font plus près de la surface. Alors que les scientifiques avaient déjà au moins une vague idée que la Terre avait des couches, Le travail de Mohorovičić a suggéré qu'il y avait une frontière claire entre la croûte et une couche en dessous qui avait une composition et des propriétés physiques différentes. En son honneur, nous appelons maintenant cette frontière le Moho [source :Osman].
Depuis, les scientifiques ont réussi à en apprendre un peu plus sur le manteau, la couche qui se trouve sous le Moho, ce qui représente 83 pour cent du volume de la Terre et 67 pour cent de sa masse Encyclopaedia Britannica. La façon la plus simple de comprendre cela est de considérer la Terre comme un éclair au chocolat. L'épaisse couche extérieure de chocolat glacé et de pâte cuite est solide mais élastique. C'est la croûte. En dessous, bien que, il y a beaucoup de visqueux, trucs gluants. Bien sûr, c'est une analogie limitée, parce que la Terre n'est pas remplie de crème. Au lieu, le manteau est en fusion, roche fluide appelée magma . Une partie de ce magma est éjectée par les volcans, nous savons donc que dans la partie supérieure du manteau, c'est-à-dire les 620 premiers milles environ (1, 000 kilomètres) — il semble être principalement composé d'oxydes de silicium, magnésium et fer, avec de plus petites quantités d'oxyde d'aluminium, oxyde de calcium et alcalis jetés dans le mélange [source :Encyclopedia Britannica].
Cela dit, notre connaissance du manteau est assez limitée. Les scientifiques ne peuvent pas descendre et le regarder, et ils n'ont jamais eu d'échantillon pur prélevé directement dans les profondeurs à analyser. C'est ce que le projet MoHole to the Mantle 2012 espère accomplir.
Ça va être assez dur. Nous le savons parce que les scientifiques ont déjà essayé de le faire une fois auparavant. Au début des années 1960, ils ont foré cinq trous dans le fond de l'océan près de l'île de Guadalupe dans l'océan Pacifique oriental à une profondeur de 11, 700 pieds (3, 566 mètres). Le trou le plus profond n'a pénétré que 600 pieds (183 mètres) dans la croûte, juste après les sédiments à la surface dans une sous-couche de roche dure. Malheureusement, ils ne sont pas allés beaucoup plus loin. Certains membres du Congrès américain pensaient que creuser jusqu'au manteau ne valait pas le coût, et en 1966, ils ont annulé le projet [source :National Academies].
Près d'un demi-siècle plus tard, les scientifiques espèrent que les États-Unis, Le Japon et d'autres pays mettront en commun leurs ressources pour couvrir les coûts. Mais les défis physiques du forage jusqu'au manteau restent assez intimidants. Même si les scientifiques trouvent la section la plus fine possible de la croûte au fond de l'océan, cela signifie toujours forer à travers au moins plusieurs kilomètres de roche solide. Pour rendre les choses plus difficiles, alors qu'ils s'enfoncent plus profondément dans la Terre, ils vont rencontrer des températures extrêmes, éventuellement supérieur à 1, 000 degrés Fahrenheit (538 degrés Celsius), et des quantités fantastiques de pression - jusqu'à 4 millions de livres par pied carré à proximité du manteau. Avec cette force d'écrasement serrant l'équipement, ça va être un défi de le faire fonctionner, sans parler de repousser les matériaux excavés à la surface, afin que les scientifiques puissent obtenir les échantillons qu'ils souhaitent [source :Yirka].
Du coté positif, bien que, au cours des 50 dernières années, grâce aux forages en eaux profondes de l'industrie pétrolière, la technologie de forage a considérablement progressé. Nous avons des forets améliorés, outils et instruments qui sont beaucoup plus capables de résister à la chaleur et à la pression. Et grâce au GPS et à d'autres avancées, il est beaucoup plus facile de garder un navire de forage exactement au même endroit en eau profonde. Les chercheurs en savent aussi désormais plus sur la croûte océanique et comment elle se forme, et sur les différences entre la croûte et le manteau, selon Damon Teagle du National Oceanography Center de Southampton, Angleterre, l'un des chefs de file du projet. "Nous avons une bien meilleure compréhension de ce que nous essayons de faire, " a-t-il expliqué dans une interview en 2011 [source :Cooper].
Si les scientifiques ne rencontrent pas de snafus imprévus - ce qui est un grand si, bien sûr - cela pourrait leur prendre entre 18 mois et deux ans pour percer jusqu'au manteau. Ils espèrent démarrer en 2013 ou l'année suivante et terminer le projet avant la fin de la décennie [source :Cooper].
Avec un peu de chance, beaucoup. Comme nous l'avons expliqué précédemment, les connaissances sur le manteau terrestre sont assez limitées, car on ne peut pas y aller, et nous n'en avons jamais eu un échantillon pur. Au lieu, les scientifiques ont essayé de le comprendre en étudiant les ondes sismiques et en examinant la roche en fusion qui s'écoule des volcans. Ils ont également essayé de glaner des indices sur la composition du manteau en étudiant les météorites, qui sont forgés à partir des mêmes débris spatiaux que notre planète [source :Osman].
Mais toutes ces sources laissent beaucoup de questions sans réponse. Si les scientifiques finissent par obtenir une partie du manteau pour étudier, ils ont de nouvelles perspectives sur la façon dont la Terre s'est formée il y a des milliards d'années, comment il s'est développé dans le noyau, manteau et croûte, et comment la tectonique des plaques a commencé. S'ils peuvent en savoir plus sur le mélange précis de produits chimiques et d'isotopes dans le manteau, ils peuvent avoir une meilleure idée de la façon dont le manteau transfère les produits chimiques à la surface [source :Osman].
Plus important, ils peuvent apprendre exactement comment le mouvement de la roche fluide du manteau affecte la croûte terrestre, en particulier comment les plaques tectoniques se poussent et se tirent les unes contre les autres [source :Cooper] En savoir plus sur le manteau et comment il interagit avec la croûte pourrait même un jour nous aider à prédire des événements tels que les tremblements de terre et les éruptions volcaniques [source :Matsu'ura] .
Mais l'une des possibilités les plus alléchantes est que les scientifiques pourraient en fait trouver la vie au plus profond de la Terre. On ne parle pas des monstres que Jules Verne a imaginés dans "Voyage au Centre de la Terre, " mais plutôt minuscule, organismes primitifs appelés extrêmophiles , qui ont évolué pour résister à des pressions extrêmes et à des températures élevées (comme les "vers de l'enfer" microscopiques trouvés au fond d'une mine d'or sud-africaine). Les scientifiques ont déjà trouvé de tels organismes dans les fonds océaniques les plus profonds. S'ils sont capables d'exister encore plus profondément dans la Terre, les scientifiques pensent que de tels organismes pourraient contenir des enzymes uniques ou d'autres caractéristiques que les chercheurs pourraient mettre à profit pour développer la biotechnologie. Plus important encore, ils pourraient nous aider à comprendre les limites physiologiques de la vie [source :Osman].
Enfant dans les années 1960, J'ai adoré lire des bandes dessinées, et l'un de mes préférés était la version Classics Illustrated du roman de Jules Verne « Voyage au centre de la Terre ». J'ai été particulièrement fasciné par l'illustration de la couverture, dans lequel les personnages flottent dans le passage souterrain que Verne a imaginé et sont attaqués par des monstres marins préhistoriques. La vivacité de cette image a contribué à ma déception quelques années plus tard, quand j'ai appris en classe de sciences à l'école primaire que la Terre était remplie de roche en fusion, ce qui semblait beaucoup moins intéressant.
