Comment creuser un trou jusqu’au centre de la terre ?

Les épopées racontées par Jules Verne ont bercé l’imaginaire de nombreuses personnes. Tant et si bien qu’aujourd’hui, vous êtes nombreux à vous poser la question : Comment faire pour arriver au centre de la Terre ?

Nous allons voir ensemble que ce n’est pas aussi simple que cela en a l’air et qu’il faut un peu plus d’une simple bêche pour creuser des trous profonds.

La composition de la croûte terrestre

La croûte terrestre est composée de roches sédimentaires, de roches magmatiques et d’un manteau en fusion. La croûte est composée à 80% de silice (qui se trouve également dans les pierres) et 20% d’autres minéraux comme le fer, l’aluminium ou encore le calcium. Elle représente un peu plus du tiers de la masse totale de la Terre. Les différentes couches qui composent la croûte terrestre sont :

– Le noyau central (environ 3 000 km), constitué principalement par du fer ;
– L’asthenosphère (environ 100 km), qui contient notamment des gaz rares ;
– L’hyperspherosphère (environ 30 km), constituée essentiellement par du magnésium et du sodium ;
– La lithosphère supérieure (6-7 km) formant une coque solide autour du globe terrestre. Cette couche comprend trois zones distinctes :

• Une zone intermédiaire entourant l’asthenosphère, avec une densité infime car elle est faite majoritairement d’hydrogène et d’halogénures diverses ;
• Une zone externe appelée asthénosphère, dont les matières premières proviennent directement des plaques tectoniques continentales situées au-dessus ;
• Puis une zone interne appelée hypoesthénosphère, constituée essentiellement par des sulfures liquides provenant directement des plaques tectoniques continentales situées en-dessous.

L’histoire du forage profond de Kola

Il n’est donc peut-être pas surprenant que les scientifiques souhaitent depuis longtemps percer la croûte jusqu’au manteau. Pour ce faire, il faut forer un trou très profond, d’environ 6 km de profondeur dans la croûte océanique et d’au moins 25 kilomètres de profondeur sur les continents.

L’URSS a tenté de forer un trou extrêmement profond dans le cadre du programme du forage de Kola. Bien qu’il n’ait pas atteint le manteau et qu’il soit peu probable qu’il le fasse un jour, son histoire est fascinante. Conçu, dans l’esprit de la compétition de la guerre froide, comme une tentative de record pour forer le plus profondément possible dans la croûte, un site sur la péninsule de Kola au nord-ouest, près de la frontière norvégienne, a été choisi pour forer dans la croûte continentale de la Baltique, vieille de 3 milliards d’années.

Le récit d’A. Osadchy (auto-traduit du russe) donne une idée très précise du lieu :

“De Zapolyarnoye à Superglubokaya – 10 km. La route passe devant l’usine, puis longe le bord de la carrière et grimpe encore sur la colline. Du col s’ouvre un petit creux, dans lequel est installé le forage. Sa hauteur correspond à un immeuble de vingt étages. […] Au total, environ 3 000 personnes travaillent sur l’expédition ; elles vivent en ville dans deux maisons. Depuis la plateforme de forage, on entendait 24 heures sur 24 le grognement de certains mécanismes. Le silence signifiait que, pour une raison quelconque, il y avait une pause dans le forage. En hiver, pendant la longue nuit polaire […], toute la plate-forme était éclairée. Souvent, la lumière des aurores boréales s’y ajoutait.”

De 1970 à l’abandon définitif de l’activité en 1992, le forage de Kola a produit le trou de sonde le plus profond de la Terre, atteignant 12 262 mètres de profondeur dans la croûte, un record qui reste inégalé à ce jour. Les progrès étaient terriblement lents, avec une moyenne de seulement 60 m par mois. Les trépans ne duraient généralement que 7 à 10 m de forage avant de s’user. Une fois que cela se produit, le train de tiges entier de 12 km (pesant environ 200 tonnes !) doit être retiré du trou pour permettre le remplacement de la mèche. L’usure des tubes dans les profondeurs était telle que les 5 derniers kilomètres de forage sous-terre ont nécessité un total de 50 km de tubes !

En cours de route, le projet a rencontré des lithologies inattendues, des roches saturées en eau profonde (une découverte que les scientifiques occidentaux ont d’abord refusé de croire), et des gradients géothermiques étonnamment élevés. Ces derniers ont contribué à ce que la profondeur à la base du trou atteigne près de 200°C à 12 km, ce qui signifie que le sous-sol se comportait davantage comme un plastique mou que comme une roche fragile, rendant la poursuite du forage presque impossible et conduisant à l’abandon du projet en 1992.

Comme le montre l’expérience des scientifiques soviétiques à Kola, il serait pratiquement impossible de forer 20 km de plus pour atteindre le manteau sur terre. Il semble donc que notre meilleure chance soit de cibler la croûte océanique, comparativement plus mince, et de forer jusqu’au manteau en mer. Alors, comment font-ils ? La réponse est simple : en utilisant un navire de forage. Une autre réponse simple est : avec difficulté ! Le forage en mer est aussi cauchemardesque qu’il n’y paraît, avec tous les problèmes du forage continental profond et quelques autres en plus. Comme à Kola, un “train de tiges” – essentiellement une longue série de tubes métalliques de 10 à 20 cm de diamètre – est descendu à travers plusieurs kilomètres d’eau jusqu’au fond marin et est soit enfoncé dans des sédiments mous (carottage à piston avancé, APC – le pilier de nombreux enregistrements de sédiments océaniques), soit tourné à l’aide d’un trépan pour carotter des roches dures. Maintenir le bateau en position au-dessus du trou tout en flottant loin au-dessus n’est pas chose facile et nécessite ce que l’on appelle un positionnement dynamique. Au début, on y parvenait à l’aide de six bouées immergées qui émettaient des signaux sonores permettant aux opérateurs du navire de déterminer sa position correcte, équidistante de chacune d’elles, à l’aide d’un sonar. Dans les navires modernes, le sonar et les bouées ont été remplacés par un GPS et des propulseurs multidirectionnels situés sous le navire.

Conclusion

Il semble donc impossible aujourd’hui de creuser plus profondément pour parvenir au centre de la Terre. les techniques de forages et la technologie n’ont pas atteint un niveau assez élevé pour franchir les distances et les difficultés naturelles, dont la liste s’agrandie au fur et à mesure de l’avancée. Nous connaissons bien mieux la surface de la Terre et l’espace que les profondeurs du manteau terrestre.