La source pour la moitié de la chaleur interne de la Terre est inconnue

Il est connu que la température dans le centre de la terre est sur le niveau 6000 C. C’est un peu près aussi la température dans la photosphère du soleil et beaucoup plus que la température dans une flamme, 2000 C. Mais, parce qu’il y a beaucoup de matière entre nous et le centre de la terre, cette chaleur nous influe beaucoup moins que la chaleur du soleil. L’irradiation moyenne du soleil est en France sur le niveau 100 – 150 W/m².

L’image dessus, qui est un estimât de la chaleur qui sort de la terre, montre que elle est assez inhomogène en France mais approximativement sur le niveau 0,070 W/m². Elle n’est grand-chose, presque 2000 fois moins que la contribution du soleil.

Les sources connues de chaleur à l'intérieur de la Terre sont les désintégrations radioactives et la chaleur résiduelle depuis la création de la planète. La contribution de la radioactivité a été estimée sur la base de mesures sur roches. Elle est très incertaine, entre 25% et 90% de la génération total.

Les atomes dans des matières radioactives ont des noyaux instables, ce qui signifie qu'ils peuvent s’auto-décomposer et dans ce processus ils émettent  des rayonnements de particules nucléaires.  Heureusement pour nous les particules dangereuses collisionne et sont absorbé par d’autre atomes, tout en générant de la chaleur. Il n’a que les tous petits neutrinos qui échappent. Cela parce qu’ils sont minuscules et neutres. Ils peuvent traverser les énormes espaces vides des atomes, à moins qu’ils n’entre dans une collision directe avec un noyau. On les appelle géo-neutrinos.

Les principales sources connues de radioactivité au sein de la Terre sont des isotopes instables d'uranium, thorium et potassium. Il est connu que les géo-neutrinos émis lorsqu’un isotope d'uranium décompose ont un autre niveau d’énergie que ceux des isotopes de potassium. En mesurant l’énergie des géo-neutrinos il est donc, au moins théoriquement, possible à tracer l’origine.

Cependant, les géo-neutrinos sont notoirement difficiles à détecter. Plutôt que d'interagir avec de la matière dans des détecteurs, ils préfèrent simplement à passer. C'est pourquoi il a fallu un énorme détecteur souterrain rempli d'environ 1 000 tonnes d’eau pour faire les premières observations de géo-neutrinos. Ces détecteurs mesurent les neutrinos en enregistrant leurs collisions avec des atomes dans l’eau.

Deux de ces détecteurs a permis d'observer des géo-neutrinos. Selon ces résultats la moitié de la chaleur générée dans le centre de la Terre peut être expliqué par la radioactivité des isotopes d’uranium et thorium. La source des 50% restants est une question ouverte.

Une possibilité est que la chaleur restant pourrait s’expliquer par des désintégrations de potassium, parce que les neutrinos émis dans ce processus ont une énergie trop faible pour être détecté.

Des nouveaux types de détecteurs sont maintenant en discussion entre physiciens.

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