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Le rêve de voyager au centre de la Terre existe depuis au moins 1864, date de la publication de l'ouvrage de Jules Verne. «Voyage au centre de la Terre» . Il y a quelques années, ce n'était probablement qu'une simple curiosité. Mais la mise en œuvre concrète de l'idée de creuser jusqu'au centre de la planète n'est pas aussi simple qu'il n'y paraît. Nous sommes allés sur la Lune, mais nous n'avons pas encore atteint le noyau terrestre, et c'est déjà impressionnant.
La distance jusqu'au centre de la Terre est de 6 375 kilomètres (3 959 miles), bien qu'elle varie légèrement selon le point de départ. À l'équateur, elle est de 6 375 kilomètres (3 963 miles) et au pôle Nord, de 6 355 kilomètres (3 949 miles). Ces différences sont dues à la rotation de la Terre, qui l'empêche d'être une sphère parfaite.
L'idée de creuser un trou jusqu'au centre de la Terre est simple à comprendre. Aujourd'hui, on pourrait imaginer que cela nécessiterait une foreuse gigantesque. Pourtant, l'exploitation minière est une invention humaine remarquablement ancienne. Les anciens Égyptiens extrayaient de l'or il y a déjà 4 000 ans.
Les Égyptiens furent les premiers à maîtriser la technique du creusement de puits. Plus tard, des civilisations comme les Grecs, les Perses et les Romains adoptèrent ces techniques égyptiennes pour leurs propres industries minières. C'était un travail extrêmement dangereux, principalement effectué par des criminels, car leur mort n'inspirait aucune crainte. Ce n'est que des années plus tard, lorsque le travail forcé se raréfia, que les conditions de sécurité s'améliorèrent.
Les puits simples sont bien plus anciens que ceux construits par les Égyptiens. Le plus ancien puits connu date de 43 000 avant J.-C. et se trouve en Afrique. Autant dire que creuser des trous à la recherche de quelque chose remonte à la nuit des temps.
Malgré tout le temps que nous avons passé à creuser des trous, creuser des trous exceptionnellement profonds est une toute autre affaire. Plus on creuse profondément, plus cela devient dangereux. Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles atteindre le centre de la Terre n'est pas aussi simple qu'un coup de pelle dans son jardin. Mais la technologie moderne est tout simplement stupéfiante. Alors, si quelqu'un voulait atteindre le centre de la Terre maintenant, le pourrait-il ? Et à quel point en sommes-nous déjà proches ? Voyons cela de plus près.
Qu'y a-t-il au centre ?
Le centre de la Terre est une sphère composée principalement de fer, d'un rayon de 1 220 kilomètres. Sa température dépasse les 5 000 degrés Celsius et il est soumis à une pression colossale, que nous aborderons plus loin. Malgré cette chaleur extrême, le noyau n'est pas liquide. Bien que le fer fonde aux alentours de 1 500 degrés Celsius, la pression au centre de la Terre le maintient à l'état solide.
Le noyau est soumis à une pression si énorme et est tellement comprimé que les atomes de fer ne peuvent pas se déplacer librement à l'état liquide, quelle que soit la température. Ils échangent simplement leur place avec les atomes voisins grâce à des interactions très fortes.
Certaines études suggèrent que le noyau n'est ni un solide ni même un plasma, mais une substance superionique existant dans un état intermédiaire entre le liquide et le solide.
Les différentes couches de la Terre, du noyau interne au noyau externe, en passant par le manteau et la croûte, ont été déterminées non par forage, mais par sismologie. L'étude des séismes a permis aux scientifiques de déterminer ce qui se trouve sous nos pieds. Nous pouvons analyser les ondes sismiques et déterminer leur propagation, de la même manière que nous observons les ondes lumineuses ou écoutons les ondes sonores. On peut comparer cela à l'utilisation des rayons X pour étudier la structure interne d'un corps. Cette étude nous permet de déterminer la proportion de matière solide et liquide à l'intérieur de la Terre, sa densité, etc.
Avec les progrès technologiques, nous avons découvert que la structure interne de la Terre est bien plus complexe que les quatre couches fondamentales que l'on nous a enseignées. Le manteau, par exemple, présente de nombreuses transitions. Il renferme même des chaînes de montagnes dont les sommets sont presque aussi hauts que l'Everest.
Nous sommes allés le plus profondément jamais.
En 2024, le forage le plus profond jamais réalisé par l'homme à l'intérieur de la Terre était le forage superprofond de Kola. Foré sur la péninsule de Kola, dans l'Arctique russe, ce forage a surpassé toutes les tentatives précédentes. Le projet a été lancé par l'Union soviétique en 1970 et s'est poursuivi jusqu'en 1992.
Le forage superprofond de Kola atteint une profondeur impressionnante de 12 267 mètres (40 230 pieds). Cela représente environ 12,2 kilomètres (7,6 miles), soit 0,191 TP3T, depuis le centre du forage. C'est notre meilleur résultat à ce jour.
Vous avez peut-être lu que la plateforme pétrolière Al Shaheen est plus profonde, mais c'est inexact. Le puits de la plateforme s'étend sur 12 294 mètres (40 318 pieds), mais pas en profondeur ; le puits de Kola est donc en réalité plus profond, et de façon significative. Le puits de l'île de Sakhaline, en Russie, est similaire : il mesure 12 372 mètres (40 604 pieds) de long, mais contrairement au puits de Kola, il ne s'étend pas en profondeur.
L'une des raisons de l'abandon du forage de Kola en 1992 était la température à laquelle travaillaient les foreurs, avoisinant les 180 degrés Celsius (356 degrés Fahrenheit). Ils s'attendaient à une température inférieure d'environ 100 degrés. Dans un autre forage en Allemagne, à seulement 9 144 mètres de profondeur (30 000 pieds), la température a atteint 260 degrés Celsius (500 degrés Fahrenheit).
D'autres projets étaient en cours à travers le monde. Aux États-Unis, un puits de gaz fut foré en Oklahoma et atteignit six miles de long avant de rencontrer du soufre en fusion, ce qui entraîna son arrêt. Dans les années 1960, le projet Mohole tenta de forer depuis le fond marin, mais manqua de fonds.
Est-il possible?
Excusez-moi d'anticiper, mais la réponse est en substance non. Nous ne pouvons pas atteindre le centre de la Terre. Le forage en profondeur pose de nombreux défis. L'un d'eux, que nous avons déjà évoqué, est la chaleur. Plus on creuse, plus la température augmente.
Les équipements de forage sont conçus pour résister à la chaleur de friction, mais lorsque cette chaleur s'ajoute à celle du matériau foré, et que ce dernier atteint déjà 177 °C (350 °F) ou plus, le problème s'aggrave considérablement. Les équipements de forage commencent à se briser ou à fondre, surtout lorsque la température dépasse les prévisions. De plus, la roche elle-même est affectée par la chaleur. Si la friction et la pression provoquent sa fusion, elle devient visqueuse et difficile à forer. Sans parler du noyau externe de la Terre, composé essentiellement de fer et de nickel en fusion.
On estime la température au centre de la Terre à environ 5 200 °C (9 300 °F). Si les plateformes de forage ne peuvent atteindre ne serait-ce qu'une fraction de cette profondeur sans être détruites par la chaleur extrême, alors rien de ce que nous avons construit jusqu'à présent ne peut résister à des forages à de telles profondeurs et à de telles températures.
Tout aussi alarmante que la température, comparable à celle de la surface du soleil, est la pression. La pression au centre de la Terre est 3,5 millions de fois supérieure à celle en surface. Là encore, aucun outil fonctionnel que nous ayons jamais conçu ne peut résister à un forage dans de telles conditions. L'accumulation de cette pression contribue également à l'effondrement spontané des forages et exige un maintien constant de l'équilibre par injection de fluides et régulation de la température.
L'instabilité a posé problème tant pour le puits allemand KTB que pour le forage de Kola. Idéalement, une installation de forage devrait être parfaitement verticale afin de réduire le couple, mais cela est extrêmement difficile à réaliser. Plus l'installation est profonde, plus elle devient instable et plus le risque de défaillance est élevé. Le forage de Kola s'est bloqué dans la roche et n'a pas pu progresser, interrompant ainsi le forage.
Une fois le forage du puits KTB terminé, l'équipe a dû interrompre les opérations à plusieurs reprises en raison de difficultés d'entretien, entraînant des échecs. Du matériel se cassait et devenait irrécupérable, obligeant à reculer la plateforme de forage pour tenter de nouveau le forage. Finalement, le forage étant devenu impossible, ils ont dû recourir à un trépan de 6,5 pouces.
La centrale nucléaire de Kola et le KTB ont tous deux subi des pertes financières. Il s'agissait de projets de plusieurs millions de dollars. Malheureusement, la centrale nucléaire de Kola devait composer avec le fait qu'il s'agissait d'un projet soviétique, ce qui a considérablement compliqué la situation suite à l'effondrement de l'Union soviétique. Quant au KTB, il n'a pas non plus été en mesure d'obtenir les financements nécessaires à la poursuite de ses activités ; celles-ci se sont avérées trop coûteuses.
Au terme du projet, le gouvernement allemand avait dépensé 338 millions de dollars. On estime que la construction de Kola a coûté environ 100 millions de dollars. En tenant compte de l'inflation, cela représente environ 253 millions de dollars actuels.
Le dernier point à prendre en compte est le temps. Le forage du puits KTB a duré 15 ans, et celui du puits Kola, 22 ans. Si le forage du puits Kola se poursuivait au même rythme jusqu'au centre, il faudrait près de 11 000 ans.
Que se passerait-il en théorie ?
Bon, on vient d'abandonner l'idée d'aller au centre de la Terre. Mais on n'y fore pas, on en discute juste, d'accord ? Alors, que se passerait-il si, théoriquement, c'était possible d'y aller ?
Bien sûr, vous devrez faire face aux mêmes problèmes que nous avons déjà évoqués, qui ont jusqu'ici freiné les progrès : une chaleur et une pression incroyables. Mais imaginons un trou large et stable qui descend jusqu'en son centre. Plongez-y !
À environ un kilomètre de profondeur, la température dans cette fosse dépassera les 45 °C, provoquant un coup de chaleur. La situation ne fera qu'empirer, et vous n'aurez parcouru que 0,021 TP3T. La température atteindra le point d'ébullition avant même d'avoir parcouru deux miles ; vous aurez donc besoin d'un ventilateur ou d'eau en bouteille pour vous rafraîchir.
À 50 kilomètres de profondeur, vous rencontrerez le problème du magma. Oui, vous serez déjà mort de chaleur, mais vous serez alors complètement réduit en cendres. Passons.
Plus étonnant encore, si vous pouviez voyager dans le vide, après une chute libre, vous atteindriez une vitesse de près de 28 000 km/h. Le voyage serait donc court ! En revanche, si vous n'étiez pas dans le vide, vous seriez bloqué à votre vitesse limite et, une fois arrivé au centre, la gravité s'équilibrerait, vous piégeant à l'intérieur de cette sphère de fer chauffée à 5 000 degrés.
À 3,6 millions d'atmosphères, la vie devient impossible. Les apnéistes peuvent apprendre à résister à une pression de 10 atmosphères, mais ils risquent des lésions permanentes, voire la mort. Certaines personnes ont réussi à supporter une pression de 30 atmosphères.
Le submersible Titan, tristement célèbre pour sa tragique catastrophe et l'explosion qui a suivi son voyage vers l'épave du Titanic, a subi des pressions allant jusqu'à 400 atmosphères. Inutile de préciser que 3,6 millions est une pression presque inimaginable.
Si vous vous trouvez dans un trou ou un tube rempli d'air, tout l'air situé au-dessus de vous exerce une pression vers le bas, créant une pression sans équivalent à la surface. À 50 kilomètres (30 miles), vous atteindrez une pression atmosphérique équivalente à celle du fond de l'océan.
Un autre problème, c'est que vous vous déplacez plus vite que le trou dans lequel vous tombez. La Terre tourne, ce qui signifie que les parois de votre tunnel continueront de vous percuter jusqu'à ce que vous soyez réduit en poussière. Ce trou ne peut pas s'arrêter de vous tuer, n'est-ce pas ?
En résumé, aussi approfondie que soit la théorie, il n'existe aucun moyen simple d'éviter les nombreuses et terribles souffrances qui vous attendraient si vous tentiez d'atteindre le centre de la Terre. Peut-être est-ce une bonne chose que nous ne puissions pas y aller. À moins, bien sûr, que le forage au laser ne devienne un jour possible.
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