Sonder le coeur de la Terre

Sciences 17/05/2003 à 23h02

DELBECQ Denis

«Une modeste proposition.» C'est ainsi que le géophysicien David Stevenson, du California Institute of Technology, a baptisé son projet fou : envoyer une sonde dans les entrailles de la Terre. Une mission qui permettrait l'inimaginable : obtenir des mesures directes de ce qui se passe sous nos pieds pour comprendre la formation et l'évolution de la planète.

«Alors que les sondes spatiales ont voyagé sur des milliards de kilomètres, les forages terrestres n'ont pas dépassé une dizaine de kilomètres», écrit le scientifique dans Nature (1). La raison ? Il faut beaucoup plus d'énergie pour parcourir la même distance, et la géophysique n'a jamais pu bénéficier des crédits de la recherche spatiale, dopée par la guerre froide. Mais il est temps de passer à l'action, affirme le chercheur. Délirant en apparence, son projet lui semble pourtant à la portée de la science moderne.

Pamplemousse. Pas question d'y envoyer des humains, prévient évidemment Stevenson, en clin d'oeil au Voyage au centre de la terre de Jules Verne. Il propose d'expédier une sphère grosse comme un pamplemousse, bourrée de capteurs et capable de résister aux températures et pressions infernales qui règnent à grande profondeur. Pas question non plus d'utiliser une technique de forage classique pour descendre de six mille kilomètres. Stevenson se propose de créer une faille profonde à l'aide d'une explosion nucléaire souterraine, l'équivalent d'un tremblement de terre de magnitude 7, telle qu'elles se sont longtemps pratiquées pour les essais d'armes atomiques. Dans cette faille serait injectée une goutte de fer en fusion. Goutte à l'échelle planétaire, mais lourde tout de même de cent mille à dix millions de tonnes, l'équivalent selon Stevenson, d'une heure à une semaine de la production mondiale d'acier... La sonde serait placée dans cette «mèche» liquide et suivrait son trajet d'environ une semaine dans les entrailles terrestres.

Le fer liquide fracturerait les roches environnantes, comme le fait le magma volcanique. Sa densité élevée lui permettrait de s'enfoncer à quelques mètres par seconde. Lors de la descente aux enfers, l'énergie de gravité transformée en chaleur entretiendrait la fusion. Pendant ce temps, la sonde fabriquée dans un matériau résistant à la chaleur et surtout aux pressions gigantesques renverrait les informations de ses capteurs (température, densité, champ magnétique, composition chimique) à la surface par ondes acoustiques interposées.

«C'est le vieux rêve de tout géologue, commente Claude Jaupart, le directeur de l'Institut de physique du globe de Paris. C'est déprimant de passer sa vie à étudier un phénomène qu'on ne voit pas.» Le géophysicien rappelle que la connaissance du noyau terrestre est encore très grossière et produit beaucoup d'incertitudes dans les résultats des modèles. Elle est pourtant indispensable pour mieux comprendre la formation de la planète, et son évolution. «La mesure de l'activité volcanique et tectonique permet d'obtenir des données jusqu'à 300 kilomètres. Nous avons quelques indications sur ce qu'il y a à une plus grande profondeur grâce aux météorites qui témoignent de la formation des planètes. Mais c'est peu de chose.» De fait, le noyau reste une véritable énigme : «C'est un peu une "poubelle" qui permet d'équilibrer les bilans. On lui donne les propriétés qui nous arrangent ; on y met du potassium, du calcium, du nickel, du carbone. Mais s'ils ne s'y trouvent pas dans les bonnes proportions, c'est que les modèles sont faux.» De la même manière, le champ magnétique terrestre «s'observe mais ne s'explique pas».

Faisabilité. Le projet insensé de Stevenson, qu'il qualifie lui-même de «provocateur» ne trouvera donc pas de détracteurs chez les géophysiciens, du moins sur le principe. Quant à la faisabilité c'est une autre paire de manches... A supposer d'ailleurs qu'il soit possible de fabriquer les instruments de mesure capables de résister. «Honnêtement, je n'en ai pas la moindre idée, reconnaît le chercheur américain. Il faudrait utiliser une électronique non conventionnelle, par exemple à partir de diamant. A ces niveaux de température et de pression, c'est un semi-conducteur.» Mais Stevenson insiste pour rappeler qu'«au début du projet Manhattan et de la conquête spatiale, c'était la même chose».

Claude Jaupart reste circonspect. «Ce type est sérieux, mais la logistique est lourde. Et cela paraît difficile de mettre assez d'énergie dans un pamplemousse»... qui, de l'aveu de Stevenson, pourrait atteindre «la taille d'un frigo». Le géophysicien admet que son projet «n'a pas une forte probabilité d'aboutir». Construire la sonde, trouver le moyen de lui fournir assez d'énergie et la méthode de transmission des données dans un milieu que presque rien ne traverse, rassembler l'acier et le fondre... «C'est la recherche préalable qui serait le plus cher, prévient Stevenson. Mais si cela coûte moins que les dix milliards d'euros de la conquête spatiale, cela vaut le coup, vu les retombées scientifiques.» «En tout cas, je n'aimerais pas qu'il tente le coup près de chez moi, rigole Claude Jaupart. Amasser autant de fer en un endroit risque de casser l'écorce terrestre.» «C'est bien ce que j'espère, lui répond Stevenson. Mais cela se ferait loin de toute population assure-t-il, la France n'est pas l'endroit idéal !»

(1) Edition du 15 mai. Une version plus complète est disponible sur

http://www.gps.caltech.edu/faculty/stevenson

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