La composition et la structure interne de la terre
Le noyau, le manteau et la croûte sont des divisions basées sur la composition. La croûte représente moins de 1% de la masse de la Terre, elle est constituée de croûte océanique et la croûte continentale qui est souvent constituée de roche plus felsique. Le manteau est chaud et représente environ 68% de la masse de la Terre. Enfin, le noyau est principalement constitué de fer et de métal. Le noyau représente environ 31% de la Terre. La lithosphère et l’asthénosphère sont des divisions basées sur des propriétés mécaniques. La lithosphère est composée à la fois de la croûte terrestre et de la partie du manteau supérieur qui se comporte comme un solide rigide et cassant. L’ asthénosphère est un matériau partiellement fondu du manteau supérieur qui se comporte plastiquement et peut s’écouler.
Croûte et Lithosphère
La surface externe de la Terre est sa croûte; une coquille extérieure froide, mince et fragile faite de roche. La croûte est très mince par rapport au rayon de la planète. Il existe deux types de croûte très différents, chacun avec ses propriétés physiques et chimiques distinctes. La croûte océanique est composée de magma qui jaillit sur le fond marin pour créer des coulées de lave basaltique ou se refroidit plus profondément pour créer le gabbro de roches ignées intrusif. Les sédiments, principalement les boues et les coquilles de minuscules créatures marines, recouvrent le fond marin. Les sédiments sont les plus épais près du rivage, où ils se détachent des continents dans les rivières et les courants de vents. La croûte continentale est composée de nombreux types de roches magmatiques, métamorphiques et sédimentaires. La composition moyenne est constituée de granite, beaucoup moins dense que les roches ignées mafiques de la croûte océanique. Du fait de son épaisseur et de sa densité relativement faible, la croûte continentale s’élève plus haut sur le manteau que la croûte océanique, qui s’enfonce dans le manteau pour former des bassins. Lorsqu’ils sont remplis d’eau, ces bassins forment les océans de la planète. La lithosphère est la couche mécanique la plus externe, qui se comporte comme un solide rigide et cassant. La lithosphère a environ 100 kilomètres d’épaisseur. La définition de la lithosphère est basée sur le comportement des matériaux terrestres. Elle inclut donc la croûte et le manteau le plus élevé, tous deux cassants. Comme il est rigide et fragile, lorsque des contraintes agissent sur la lithosphère, elle se rompt. C’est ce que nous vivons comme un tremblement de terre.
Manteau
Les deux choses les plus importantes du manteau sont: (1) il est fait de roche solide et (2) il fait chaud. Les scientifiques savent que le manteau est constitué de roche, basé sur des preuves provenant d’ondes sismiques, de flux de chaleur et de météorites. Ces propriétés conviennent à la péridotite rocheuse ultramafique, composée de minéraux silicatés riches en fer et en magnésium. On trouve rarement de la péridotite à la surface de la Terre. Les scientifiques savent que le manteau est extrêmement chaud en raison de la chaleur qu’il dégage et de ses propriétés physiques. La chaleur circule de deux manières différentes dans la Terre: la conduction et la convection. La conduction est définie comme le transfert de chaleur qui se produit lors de collisions rapides d’atomes, ce qui ne peut se produire que si le matériau est solide. La chaleur passe des endroits les plus chauds aux endroits les plus froids jusqu’à ce que tous aient la même température. Le manteau est chaud principalement à cause de la chaleur provenant du noyau. La convection est le processus par lequel un matériau qui peut se déplacer et qui peut s’écouler peut développer des courants de convection.
La convection dans le manteau est identique à la convection dans une casserole d’eau sur un poêle. Les courants de convection dans le manteau terrestre se forment lorsque les matériaux proches du noyau se réchauffent. Lorsque le noyau chauffe la couche inférieure du matériau du manteau, les particules se déplacent plus rapidement, ce qui diminue sa densité et provoque sa montée. Le matériau ascendant commence le courant de convection. Lorsque le matériau chaud atteint la surface, il se répand horizontalement. Le matériau se refroidit car il ne se trouve plus près du noyau. Il finit par devenir suffisamment frais et dense pour retomber dans le manteau. Au bas du manteau, le matériau se déplace horizontalement et est chauffé par le noyau. Il atteint l’endroit où le matériau chaud du manteau s’élève et la cellule de convection du manteau est terminée.
Le Noyau
Au centre de la planète se trouve un noyau métallique dense. Les scientifiques savent que le noyau est en métal pour plusieurs raisons. La densité des couches de surface de la Terre est bien inférieure à la densité globale de la planète, calculée à partir de la rotation de la planète. Si les couches de surface sont moins denses que la moyenne, l’intérieur doit être plus dense que la moyenne. Les calculs indiquent que le noyau est constitué à environ 85% de fer, le nickel étant la majeure partie des 15% restants. De plus, on pense que les météorites métalliques sont représentatives du noyau. Si le noyau de la Terre n’était pas en métal, la planète n’aurait pas de champ magnétique. Les métaux tels que le fer sont magnétiques, mais pas les roches, qui constituent le manteau et la croûte. Les scientifiques savent que le noyau externe est liquide et que le noyau interne est solide car les ondes S s’arrêtent au noyau interne. Le fort champ magnétique est causé par la convection dans le noyau externe du liquide. Les courants de convection dans le noyau externe sont dus à la chaleur du noyau interne encore plus chaud. La chaleur qui empêche le noyau externe de se solidifier est produite par la décomposition d’éléments radioactifs dans le noyau interne.
