C’est le noyau de la Terre qui réchauffe notre planète et pas l’effet de serre atmosphérique
10 juin 2020, 10:09, par un lecteur
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En 2005 et 2007, des scientifiques du détecteur d’anti-neutrinos à scintillateur de liquide de Kamioka (KamLAND) 8 et de Borexino9 ont détecté des signaux d’antineutrinos (c.-à-d. Des « géoneutrinos ») produits à l’intérieur de la Terre, respectivement. Les neutrinos, particules subatomiques très légères, sont générés par la fission nucléaire et la désintégration des éléments radioactifs ainsi que par la fusion nucléaire qui se produit dans le soleil et les étoiles. Étant donné que la fission se produit à l’échelle d’une fraction de microseconde, il est nécessaire que la génération de chaleur comprenne une réaction en chaîne de la désintégration nucléaire des atomes dans les roches et les minéraux avec de fortes concentrations d’atomes radioactifs en décomposition. En tant que tels, la désintégration alpha et bêta peut fournir de la chaleur à des échelles de temps comparables à l’âge de la Terre. La collaboration de KamLAND a signalé que la chaleur provenant de la désintégration radioactive d’isotopes radiogènes tels que 238U et 232Th contribue à environ la moitié, 21 TW, du flux de chaleur total de la Terre (44,2 ± 1,0 TW) et que l’apport de chaleur primordial de la Terre n’a pas encore été épuisé10.
Cependant, quatre questions restent sans réponse concernant la désintégration de ces isotopes radioactifs. La première question demande pourquoi une importante émission de masse nucléaire d’éléments radioactifs principalement concentrés dans la croûte peu profonde n’entraînerait pas la mort de nombreux êtres vivants. Bien que l’on pense que le taux de production de chaleur radiogène ne peut pas endommager les êtres vivants, nous avons vu un exemple d’inflammation spontanée due à des concentrations suffisamment élevées d’éléments radioactifs dans les roches crustales à Oklo au Gabon, en Afrique11. En cas d’inflammation spontanée, les produits d’émission des éléments radioactifs seraient distribués à travers les volcans actifs et le mouvement des chaînes de montagnes. En effet, nous ne souffrons pas de pollution radioactive naturelle. La deuxième question concerne la quantité de Pb qui existe dans la croûte terrestre. La collaboration KamLAND10 a signalé l’émission de deux réactions, 238U → 206Pb + 8α + 6e− + 6 + 51,47 MeV et 232Th → 208Pb + 6α + 4e− + 4 + 42,7 MeV après six et quatre fois de désintégration β, respectivement. Si ces réactions sont responsables de la production de chaleur continue dans la croûte, une grande quantité de Pb serait incluse dans les roches et les minerais naturels. Cependant, la concentration de Pb dans la croûte n’est que de 12,5 ppm12. La troisième question porte sur le déséquilibre thermique-thermique : la pente estimée du changement de température du cœur à la croûte est négativement linéaire. La pente linéaire ne peut être expliquée que par la génération de chaleur dans le noyau interne de la Terre. Si les apports de chaleur estimés du manteau (10 TW) et de la croûte (7,9 TW) 10 sont corrects, la courbe de température doit avoir deux pics, un dans la croûte (6–40 km) et un dans le manteau (410–2900 km) (Informations supplémentaires 1). L’inhomogénéité du flux de chaleur de surface dans la croûte pourrait être dérivée d’une perturbation géologique dans une région sans pression. Quant à la quatrième question, si la désintégration radioactive s’est également produite sur Vénus, qui est la planète sœur de la Terre avec une taille et une composition similaires, nous devrions observer la tectonique des plaques à la suite du carbonate magma-océan. La tectonique des plaques, cependant, n’est pas évidente sur Vénus13. Ainsi, ces faits imposent de sérieuses contraintes à la possibilité de production de chaleur radiogène dans la croûte et le manteau.
Alternativement, nous considérons de manière inductive la possibilité d’une fusion nucléaire, qui ne crée pas de déchets radioactifs nocifs mais génère une grande quantité de chaleur. Étant donné qu’une augmentation de l’amplitude para-magnétique entre 2,7 et 2,1 milliards d’années indique la nucléation du noyau liquide interne14, la fusion nucléaire aurait commencé il y a environ 2,2 milliards d’années15. Notre hypothèse peut expliquer pourquoi la tectonique des plaques existe sur Terre mais pas sur d’autres planètes terrestres, comme Mercure, Vénus, Mars et la Lune de la Terre. En outre, un autre exemple de fusion nucléaire à l’intérieur de la Terre est que l’origine de N dans l’atmosphère terrestre est interprétée comme étant le résultat d’une transmutation nucléaire endothermique.
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En 2005 et 2007, des scientifiques du détecteur d’anti-neutrinos à scintillateur de liquide de Kamioka (KamLAND) 8 et de Borexino9 ont détecté des signaux d’antineutrinos (c.-à-d. Des « géoneutrinos ») produits à l’intérieur de la Terre, respectivement. Les neutrinos, particules subatomiques très légères, sont générés par la fission nucléaire et la désintégration des éléments radioactifs ainsi que par la fusion nucléaire qui se produit dans le soleil et les étoiles. Étant donné que la fission se produit à l’échelle d’une fraction de microseconde, il est nécessaire que la génération de chaleur comprenne une réaction en chaîne de la désintégration nucléaire des atomes dans les roches et les minéraux avec de fortes concentrations d’atomes radioactifs en décomposition. En tant que tels, la désintégration alpha et bêta peut fournir de la chaleur à des échelles de temps comparables à l’âge de la Terre. La collaboration de KamLAND a signalé que la chaleur provenant de la désintégration radioactive d’isotopes radiogènes tels que 238U et 232Th contribue à environ la moitié, 21 TW, du flux de chaleur total de la Terre (44,2 ± 1,0 TW) et que l’apport de chaleur primordial de la Terre n’a pas encore été épuisé10.
Cependant, quatre questions restent sans réponse concernant la désintégration de ces isotopes radioactifs. La première question demande pourquoi une importante émission de masse nucléaire d’éléments radioactifs principalement concentrés dans la croûte peu profonde n’entraînerait pas la mort de nombreux êtres vivants. Bien que l’on pense que le taux de production de chaleur radiogène ne peut pas endommager les êtres vivants, nous avons vu un exemple d’inflammation spontanée due à des concentrations suffisamment élevées d’éléments radioactifs dans les roches crustales à Oklo au Gabon, en Afrique11. En cas d’inflammation spontanée, les produits d’émission des éléments radioactifs seraient distribués à travers les volcans actifs et le mouvement des chaînes de montagnes. En effet, nous ne souffrons pas de pollution radioactive naturelle. La deuxième question concerne la quantité de Pb qui existe dans la croûte terrestre. La collaboration KamLAND10 a signalé l’émission de deux réactions, 238U → 206Pb + 8α + 6e− + 6 + 51,47 MeV et 232Th → 208Pb + 6α + 4e− + 4 + 42,7 MeV après six et quatre fois de désintégration β, respectivement. Si ces réactions sont responsables de la production de chaleur continue dans la croûte, une grande quantité de Pb serait incluse dans les roches et les minerais naturels. Cependant, la concentration de Pb dans la croûte n’est que de 12,5 ppm12. La troisième question porte sur le déséquilibre thermique-thermique : la pente estimée du changement de température du cœur à la croûte est négativement linéaire. La pente linéaire ne peut être expliquée que par la génération de chaleur dans le noyau interne de la Terre. Si les apports de chaleur estimés du manteau (10 TW) et de la croûte (7,9 TW) 10 sont corrects, la courbe de température doit avoir deux pics, un dans la croûte (6–40 km) et un dans le manteau (410–2900 km) (Informations supplémentaires 1). L’inhomogénéité du flux de chaleur de surface dans la croûte pourrait être dérivée d’une perturbation géologique dans une région sans pression. Quant à la quatrième question, si la désintégration radioactive s’est également produite sur Vénus, qui est la planète sœur de la Terre avec une taille et une composition similaires, nous devrions observer la tectonique des plaques à la suite du carbonate magma-océan. La tectonique des plaques, cependant, n’est pas évidente sur Vénus13. Ainsi, ces faits imposent de sérieuses contraintes à la possibilité de production de chaleur radiogène dans la croûte et le manteau.
Alternativement, nous considérons de manière inductive la possibilité d’une fusion nucléaire, qui ne crée pas de déchets radioactifs nocifs mais génère une grande quantité de chaleur. Étant donné qu’une augmentation de l’amplitude para-magnétique entre 2,7 et 2,1 milliards d’années indique la nucléation du noyau liquide interne14, la fusion nucléaire aurait commencé il y a environ 2,2 milliards d’années15. Notre hypothèse peut expliquer pourquoi la tectonique des plaques existe sur Terre mais pas sur d’autres planètes terrestres, comme Mercure, Vénus, Mars et la Lune de la Terre. En outre, un autre exemple de fusion nucléaire à l’intérieur de la Terre est que l’origine de N dans l’atmosphère terrestre est interprétée comme étant le résultat d’une transmutation nucléaire endothermique.
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