Formation de la Terre

Les modèles de constitution de la Terre et la composition chimique de ses enveloppes (croûte, manteau, noyau) dérivent de plusieurs types de données terrestres: géophysiques, comme les profils sismiques (PREM), qui délimitent la densité et les propriétés mécaniques du matériau terrestre en fonction de la profondeur, physique des hautes pressions, qui permettent de vérifier si un matériau de composition donnée possède ces propriétés, pétrologiques, qui disent si un matériau de composition donnée en profondeur peut donner par fusion partielle les magmas observés en surface (Pyrolite).

Mais ces données terrestres ne suffisent pas pour déterminer par exemple la composition chimique globale et celle du noyau. Pour ce faire on a recours aux matériaux extraterrestres que sont les météorites, qui peuvent représenter le matériau terrestre global, dans son état primitif (chondrites).

La Terre il y a 4,5 Milliards d'années

Les isotopes stables sont un outil de choix pour cette recherche car ils permettent, en particulier ceux de l’oxygène, d’établir une classification complète des chondrites, et de vérifier qu’une seule catégorie, les chondrites à enstatite, a la composition isotopique terrestre. Tous les autres groupes de chondrites, en particulier ceux utilisés dans les modèles précédents, montrent des différences importantes ( des « anomalies isotopiques »), par rapport au manteau terrestre, ceci pour tous les éléments étudiés à ce jour et ne peuvent donc convenir.

Notre travail consiste à montrer comment ce matériau de base a été synthétisé dans le système solaire précoce, et comment il s’est ensuite différencié pour donner la Terre telle que nous la « voyons » maintenant.

Le premier volet consiste en des expériences de laboratoire sur le matériau solaire primitif pour montrer comment il peut donner le matériau terrestre primitif. Il est en bonne voie mais pas terminé.

Le second volet donne pour le noyau des compositions semblables à d’autres modèles (c’est la partie « banale » des résultats). Pour le manteau inférieur par contre les compositions sont plus étonnantes et impliquent un fonctionnement de la Terre qui n’est pas exactement celui que a communauté des Sciences de la Terre s’était habituée à voir décrire. Le travail de validation et de persuasion que nous menons avec des collègues géophysiciens spécialistes de pétrologie, convection, hautes pressions, thermodynamique n’est donc pas une sinécure, car, dans ce domaine des Sciences comme dans d’autres la routine a tôt fait de s’installer.