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C’est le noyau de la Terre qui réchauffe notre planète et pas l’effet de serre atmosphérique

28 octobre 2019, 07:18, par R.

Y a-t-il des réacteurs nucléaires au cœur de la Terre ?

Les réacteurs à fission peuvent brûler depuis des milliards d’années.

Philip Ball

Deux scientifiques ont affirmé que des réacteurs nucléaires pourraient être en train de brûler très profondément sous terre. Selon eux, l’uranium pourrait se concentrer suffisamment à la base du manteau de la Terre pour déclencher une fission nucléaire autonome, comme dans un réacteur de fabrication humaine.

Ce n’est pas la première fois que des « géoréacteurs » naturels au plus profond de la Terre sont proposés, et l’idée a déjà été accueillie avec scepticisme par les géoscientifiques. Cependant, le physicien Rob de Meijer de l’Université Western Cape à Cape Town en Afrique du Sud et le géochimiste Wim van Westrenen de l’Université libre d’Amsterdam aux Pays-Bas estiment que leur nouvelle proposition1 est plus plausible.

La désintégration radioactive d’isotopes instables d’éléments lourds tels que l’uranium se produit constamment sous la surface de la Terre. L’énergie libérée contribue de manière significative à la chaleur du manteau de la Terre, qui est également réchauffée par le noyau de fer en fusion de la planète. Ce chauffage combiné crée des courants de convection dans le rocher du manteau, qui alimente la dérive des plaques tectoniques à la surface, ce qui engendre des chaînes de montagnes et des tremblements de terre.

Mais le « brûlage » intense du combustible radioactif dans les réacteurs nucléaires repose sur une réaction en chaîne dans laquelle la désintégration nucléaire de certains atomes libère des particules subatomiques qui stimulent la désintégration des autres. Cela n’est possible que si les atomes en décomposition sont beaucoup plus concentrés qu’ils ne le sont généralement dans les roches et les minéraux. « Dans le manteau normal, il n’ya aucun moyen d’obtenir une concentration suffisante », déclare van Westrenen.

Allumage spontané

Pourtant, il est clair que des réacteurs nucléaires naturels peuvent se produire. Les roches de la croûte terrestre à Oklo au Gabon, en Afrique, apportent des preuves non équivoques de l’inflammation spontanée de la fission de l’uranium dans les gisements minéraux il ya 1,7 milliard d’années.

On pense que c’est un cas très inhabituel. Mais certains chercheurs ont déjà suggéré, bien que ce ne soit pas un point de vue général, que la gravité puisse causer une concentration d’éléments radioactifs ultra-lourds tels que l’uranium. Ces éléments pourraient s’enfoncer dans le noyau de la Terre, où ils s’enrichiraient suffisamment pour enflammer les géoréacteurs.

Toutefois, ces propositions ne semblent pas correspondre à ce que l’on sait sur la façon dont les éléments sont répartis entre le manteau et le noyau. De Meijer et van Westrenen ont maintenant une idée différente, qui s’inspire des découvertes récentes concernant la distribution d’un isotope du néodyme, un élément rare, dans les roches2,3.

Ces observations suggèrent qu’il existe un « réservoir » de matériaux au fond de la Terre, qui se sont formés peu de temps après la naissance de la planète, il ya environ 4,5 milliards d’années, et ne se sont pas mélangés au reste du manteau.

Le seul endroit où un tel réservoir pourrait facilement exister est au fond même du manteau, à la limite du noyau, où les courants de convection ne parviennent pas vraiment à causer beaucoup de remue-ménage.

Réacteur en direct

Dans un article à paraître dans le South African Journal of Science1, les deux chercheurs ont estimé la quantité d’uranium que pourrait contenir le réservoir. Ils notent que l’uranium et son produit de désintégration, le plutonium, sont plus facilement incorporés dans la perovskite de silicate de calcium, un minéral qui représente 5% du manteau inférieur, que dans les deux autres minéraux qui composent cette partie de la terre profonde. Cela concentre les éléments radioactifs dans un petit volume.

Néanmoins, les calculs montrent qu’un réservoir isolé vieux de 4,5 milliards d’années situé à la limite cœur-manteau contiendrait une concentration 20 fois trop faible de ces éléments pour déclencher une réaction en chaîne. Ce n’est cependant pas un déficit important. De Meijer et van Westrenen affirment que la fusion et d’autres processus géologiques pourraient bien permettre de concentrer la matière fissile jusqu’à atteindre le seuil d’allumage.

En fait, disent-ils, s’il n’y avait pas eu cette lacune initiale, la totalité de la frontière entre le noyau et le manteau aurait probablement été transformée en réacteur nucléaire à vie.

source

• References

1. de Meijer, R. J. & van Westrenen, W. S. Afr. J. Sci. (in the press).

2. Boyet, M. & Carlson, R. W. Science 309, 576–581 (2005).

3. Carlson, R. W., Boyet, M., Horan, M. Science 316, 1175–1178 (2007).

4. Araki, T. et al. Nature 436, 499–503 (2005).

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