Mots clés : noyau, moment d'inertie, sismologie, fluide conducteur, fer, chondrite

Comment estime-t-on la composition chimique du noyau ?

Cédric Lemery

ENS-Lyon

Pierre Thomas

ENS-Lyon

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

29/04/2001

Résumé

Liste des indices permettant de contraindre la composition chimique du noyau.


Table des matières

Question

Sujet  : FAQ noyau Date  : Mer, 20 Sep 2000 15:20:16 De  : Dominique Cuziat

« Quelles sont les données numériques qui permettent de calculer la composition chimique du noyau ? D'où viennent-elles ? »

Réponse

  1. Le moment d'inertie de la Terre permet de contraindre le modèle de la Terre et de dire avec certitude qu'il y a quelque chose de lourd au centre de la Terre.
  2. la sismologie nous indique que la Terre globale = croûte (1 %) + manteau (74 %) + noyau (25 %) = silicates (olivine et pyroxène, connus plus ou moins directement, 75 %) + éléments lourds (inconnus directement, 25 %), bien séparés.
  3. Le magnétisme nous indique que l'intérieur de la terre doit contenir un fluide conducteur de l'électricité. Comme ce n'est pas le manteau (qui est isolant) cela ne peut être que le noyau, qui doit donc être métallique.
  4. Les travaux de Birch et d'autres dans les années 1950 ont montré que le fer représente la majorité du noyau terrestre (environ 80 %) avec une fraction mineure de nickel et quelques impuretés indéterminées mais plus légères. Les 25 % de la Terre contenant 80 % de fer → la Terre contient au moins 20 % de fer, 75 % d'olivine et pyroxène et autres silicates, et 5 % d'autres éléments dans le noyau.
  5. Les chondrites, les plus fréquentes des météorites, contiennent justement 20 % de fer et 75 % d'olivine + pyroxène, et 5 % d'autres choses (du Ni, du S, du P...). Quel hasard. Mais là, dans les chondrites, fer et silicates sont intimement mélangés.
  6. Si on fond et différencie une chondrite, on obtient 25 % de fer (pur à 80 %, avec diverses impuretés dissoutes) qui se sépare par gravité des 75 % de surnageant silicaté. En fondant une chondrite, on retrouve donc la Terre aux incertitudes près.
  7. Les autre types de météorites (achondrites, pallasites, météorites de fer...) sont des équivalents de la croûte, du noyau et du manteau terrestre.

De ces 7 observations, on peut postuler que selon toute probabilité et vraisemblance, la Terre n'est qu'une grosse chondrite différenciée. Cette conclusion est renforcée par le fait que Terre et chondrite ont le même âge, par le fait que les chondrites (donc la Terre) ont la composition chimique du Soleil (sauf pour les éléments volatils), par tout ce que l'on sait de la formation du système solaire. Alors, si, en première approximation on postule que terre globale = chondrite, on pourra calculer la composition du noyau en soustrayant l'équivalent du manteau à la composition d'une chondrite.

Mots clés : noyau, moment d'inertie, sismologie, fluide conducteur, fer, chondrite