Radioactivité terrestre

La radioactivité source de vie

La radioactivité est un phénomène naturel ionisant présent partout, qui se produit dans le noyau, au plus profond des atomes. Les éléments instables radioactifs terrestres rayonnent beaucoup d'énergie par désintégration.
La désintégration est la transformation de la matière qui éjecte naturellement des particules et produit du rayonnement neutronique radioactif et de l'énergie. L'uranium, le thorium et le potassium sont les principaux éléments radioactifs responsables de la chaleur de la Terre. Bien que la radioactivité terrestre ne cesse de décroitre car les atomes radioactifs se transforment en éléments stables, elle reste encore très importante puisque l'uranium 238, le thorium 232 et le potassium 40 sont des éléments à longue vie (plusieurs milliards d'années). Les autres éléments radioactifs ceux qui ont une période très courte par rapport à l’âge de la Terre ont disparu. Ainsi depuis sa formation il y a 4,2 milliards d’années, la Terre perd peu à peu sa chaleur intrinsèque et se refroidit.
La Terre évacue en permanence, une puissance totale de ≈ 44 térawatts, l'équivalent de 44 000 réacteurs nucléaires.
Ce qui est remarquable en observant notre système solaire, c'est l'extraordinaire diversité des objets qui lui sont reliés. Pourtant ils se sont tous formés à partir du même nuage, au même endroit de l'Univers, à partir des mêmes matériaux, à la même période il y a environ 5 milliards d'années.
Comment les objets ont-ils pu évoluer si différemment à partir de conditions initiales identiques ?
Les astrophysiciens cherchent depuis longtemps à comprendre ce phénomène. Et le plus incroyable est qu'un objet a été capable de créer les conditions propices à l'apparition du vivant et de les avoir préserver jusqu'à aujourd'hui. Si l'astrophysique explique relativement bien l'évolution des étoiles, elle est loin d'expliquer l'évolution des planètes.
Quelles sont les conditions qui ont amené la Terre vers tant de complexité  ?
Est-ce l'objet le plus complexe de l'Univers ?
Comment les planètes ont absorbé des énergies aussi différentes ?

A partir d'un état initial identique, tous les objets au cours du temps vont évoluer différemment, ils vont peu à peu acquérir une énergie interne et vont la perdre lentement en fonction de leur masse. En effet, la taille de l'objet a une importance majeure dans l'accumulation de l'énergie interne, les objets astronomiques sont comme des réservoirs d'énergie qui se vident petit à petit au fur et à mesure de la désintégration radioactive de ses éléments.
Le moteur principal des planètes actives est bien la radioactivité interne qui se transforme en chaleur qui remonte du centre vers la surface et maintient une certaine activité (magnétisme, volcanisme, dérive des continents, recyclage de l'atmosphère,...) sur la planète.
L'énorme énergie solaire ne suffirait pas à maintenir notre planète active car cette énergie est bloquée au niveau du sol terrestre et ne pénètre pas au centre de la Terre. L'énergie qui fait que la Terre est vivante est piégée à l'intérieure de la planète, c'est celle de la radioactivité de l'uranium, du thorium et du potassium. S'il n'y avait pas de désintégration radioactive la Terre serait une planète morte. En résumé, plus le réservoir est grand et plus il stockera d'énergie. Lorsque l'objet est grand il se refroidit lentement. Ainsi les petits astéroïdes et les comètes ont gelé il y a 5 milliards d'années, les gros astéroïdes ont gelé il y a 4 milliards d'années, la Lune a gelé il y a 3 milliards d'années, Mars a gelé il y a 1 milliard d'années, la Terre au bout de 4.2 milliards d'années est encore une planète active. Plus les objets du système solaire sont petits (astéroïdes, comètes) et plus ils intéressent les scientifiques car ils ont diffusé toute leur énergie dans l'espace et gardé les matériaux intacts de l'époque de leur « mort », en particulier les molécules organiques.

N. B. : radio-isotopes naturels : américium 241, antimoine 125, carbone 14, césium 134, 135 et 137, chlore 36, cobalt 60, curium 242 et 244, iode 129, 131 et 133, krypton 85 et 89, phosphore 32, plutonium 239 et 241, polonium 210, potassium 40, radium 226 et 242, ruthénium 106, sélénium 75, soufre 35, strontium 90, thorium 234, tritium 3, uranium 235 et 238.

Image : La Terre est un réservoir immense d'énergie. Cette énergie des profondeurs remonte à la surface par convection. La chaleur libérée par la radioactivité naturelle des roches profondes comme l'uranium, le thorium ou le potassium maintient une température clémente à la surface depuis 4 milliards d'années.
Les différentes couches de la Terre sont la croute solide en surface qui a une épaisseur de 30 à 65 km, le manteau supérieur visqueux de 670 km, le manteau inférieur élastique de 2180 km, le noyau externe liquide de 2270 km et le noyau interne solide de 1220 km.