Informations

À quelle distance du noyau de la Terre les organismes peuvent-ils vivre ?


Nous ne savons pas grand-chose sur les organismes vivant profondément sous la croûte terrestre. Récemment, une équipe dirigée par S. Giovanni a découvert des microbes à 300 m sous le fond de l'océan. Les microbes se sont avérés être une espèce complètement nouvelle et exotique et apparemment ils se nourrissent d'hydrocarbures comme le méthane et le benzène. Les scientifiques spéculent que la vie peut exister dans notre système solaire bien en dessous de la surface de certaines planètes ou lunes. Cela soulève quelques questions :

  1. Quelle est la distance minimale théorique du noyau terrestre où la vie peut encore exister. Veuillez expliquer comment vous avez obtenu ce numéro. Par exemple, il existe des limites de température imposées sur de nombreux processus biochimiques.

  2. Existe-t-il le potentiel de découvrir des formes de vie vraiment extraterrestres dans le manteau terrestre (je veux dire par là, une vie qui n'est pas basée sur le carbone, ou une vie qui tire son énergie d'une manière que nous n'avons jamais vue auparavant, ou une vie non basée sur l'ADN, ou quelque chose dans ce sens) ?

  3. Quelle est la plus grande distance sous la croûte terrestre à laquelle la vie a été découverte ? Je crois que c'est le 300 m que j'ai cité plus haut, mais je ne suis pas sûr à 100%.


Il y a beaucoup de choses que nous ne savons pas sur la vie dans les grottes profondes, mais nous pouvons limiter l'organisme vivant le plus profond à au moins 3,5 kilomètres de profondeur, et probablement pas à plus de 30 kilomètres de profondeur.

Les vers récupérés dans les forages miniers profonds ne sont pas particulièrement adaptés pour vivre aussi loin : ils ont des besoins en oxygène/température similaires à ceux des nématodes de surface.

La mine Tau Tona a une profondeur d'environ 3,5 kilomètres et environ 60˚ C au fond. La durée de vie des évents hydrothermaux se porte bien jusqu'à environ 80 °C, et la croûte se réchauffe à "environ" 25 °C par kilomètre. Il est tout à fait raisonnable de s'attendre à une durée de vie d'environ 5 kilomètres, mais au-delà de cela, c'est de la spéculation.

L'augmentation de la pression aide à stabiliser les molécules biologiques qui se désintégreraient autrement à ces températures, il n'est donc pas impossible qu'il puisse y avoir une vie encore plus profonde. C'est peut-être même probable, étant donné que la vie Tau Tona respire de l'oxygène.

Je suis certain qu'aucune vie que nous pourrions reconnaître comme la vie n'existe dans le manteau supérieur.


Au moins 283 espèces bactériennes (en juin 2017) ont été trouvées dans des mines profondes, des eaux profondes ou des sédiments d'eau profonde ; par exemple:

Abyssivirga alkaniphila, 2,3 km ; Alcanivorax dieselolei, 5,0 km; Alcanivorax marinus, 2,5 km ; Alcanivorax nanhaiticus, 2,1 km ; Alkalimonas collagène, 4,0 km ; Alkaliphilus transvaalensis, 3,2 km ; Altererythrobacter atlanticus, 2,6 km ; Altererythrobacter marinus, 1,5 km ; Amycolatopsis albispora, 2,9 km ; Anoxybacter fermentans, 2,9 km ; Arthrobacter ardleyensis, 5,0 km; Aurantivirga profunda, 1,0 km ; Arthrobacter subterraneus, 0,5 km.


Pour des liens vers les articles décrivant ces espèces bactériennes, voir :

https://www.researchgate.net/publication/310900732_Bacteria_I_Names http://bacteria.martinklvana.com/


La vie prospère dans la croûte terrestre

Catherine Offord
1 octobre 2018

À environ 20 minutes de route au nord de la ville industrielle de Timmins, en Ontario, le sol cède la place à une fosse béante qui s'étend sur plus de 100 mètres de diamètre. Cette fosse est la caractéristique la plus reconnaissable de la mine Kidd Creek, la mine de cuivre et de zinc la plus profonde au monde. Sous la surface de la Terre, un labyrinthe de tunnels et de puits souterrains perce 3 kilomètres d'ancienne roche volcanique. Sans un énorme système de ventilation gardant les passages frais, la température de l'air à cette profondeur serait de 34 °C (93 °F).

C'est ici que Barbara Sherwood Lollar, hydrogéologue à l'Université de Toronto, se rend dans la croûte de la planète à la recherche de signes de vie. "Vous montez dans un petit camion ou un véhicule et descendez une longue route sinueuse qui s'enfonce dans la Terre", dit-elle. Le scientifique. Au moment où elle et ses compagnons de voyage grimpent dans les couloirs au bout de la chaussée, « nous marchons littéralement le long de ce qui était le fond de l'océan il y a 2,7 milliards d'années », dit-elle. “C'est un endroit absolument fascinant et magique à visiter.”

Contrairement aux mineurs, qui naviguent dans ces tunnels à la recherche de minerais métalliques, Sherwood Lollar et ses collègues sont à la recherche de mares d'eau salée. "Ce ne sont pas de l'eau que vous pomperiez dans votre chalet et que vous buriez ou répandriez sur vos cultures", explique Sherwood Lollar. "Ce sont des eaux qui ont été en contact avec la roche pendant de longues périodes géochimiques - elles sont pleines de cations et d'anions dissous qu'elles ont lessivés des minéraux." Si pleins, en fait, qu'ils dégagent une odeur caractéristique de moisi. "Alors que nous marchons le long de ces tunnels, si je respire cette odeur nauséabonde, alors nous nous dirigeons dans cette direction."

Là où il y a de l'eau, il y a du potentiel pour la vie. En 2006, Sherwood Lollar faisait partie d'une équipe dirigée par Tullis Onstott à l'Université de Princeton qui a découvert une bactérie anaérobie réductrice de sulfate qui prospérait dans les eaux de fracture riches en sulfate de la mine d'or de Mponeng en Afrique du Sud, à 2,8 kilomètres sous terre. 1 Quelques années plus tard, un groupe différent a décrit une communauté microbienne diversifiée vivant à une profondeur similaire dans la croûte terrestre, accessible via un trou de forage creusé dans le sol en Finlande. 2 Avec la découverte récente d'une eau riche en hydrogène et en sulfate vieille de 2 milliards d'années s'échappant de la roche de la mine Kidd, Sherwood Lollar et ses collègues espèrent retrouver la vie. 3

Avant l'essor des plantes terrestres, la biomasse profonde aurait pu l'emporter sur la vie à la surface d'un ordre de grandeur.

Ces expéditions ne sont qu'une partie d'un domaine de recherche en expansion rapide axé sur la documentation de la vie microbienne et même eucaryote vivant à des centaines de mètres de profondeur dans la croûte terrestre - la vaste gaine de roche enveloppant le manteau de la planète. Les chercheurs explorent maintenant ce monde souterrain vivant, ou biosphère profonde, non seulement dans l'ancienne croûte continentale à évolution lente sous nos pieds, mais dans la croûte océanique plus mince et plus dynamique sous le fond marin. (Voir l'illustration à la page 32.) Ces habitats sont devenus plus accessibles grâce à l'expansion des deux dernières décennies des projets de forage scientifique-où les chercheurs transportent des carottes de roche pour étudier à la surface-ainsi qu'un nombre croissant d'expéditions dans le Terre via des mines ou des fissures dans le fond de l'océan.

Les études de ces environnements sombres - et souvent anoxiques et chauds - mettent les scientifiques au défi de repenser les limites de la vie, tout en soulignant à quel point nous en savons peu sur le monde sous nos pieds. "C'est un très bon domaine si cela ne vous dérange pas de ne pas connaître toutes les réponses", déclare Jason Sylvan, géomicrobiologiste à la Texas A&M University. «Pour certaines personnes, cela les fait paniquer. Pour moi, un domaine est plus excitant quand on peut poser de très grandes questions.


Importance dans la recherche

Les enzymes sécrétées par les extrêmophiles, appelées « extrémozymes », qui leur permettent de fonctionner dans des environnements aussi rébarbatifs, présentent un grand intérêt pour les chercheurs médicaux et biotechniques. Peut-être qu'ils seront la clé pour créer des médicaments à base génétique, ou créer des technologies qui peuvent fonctionner dans des conditions extrêmes.

Bien sûr, des conditions environnementales différentes nécessitent des adaptations différentes de la part des organismes qui vivent ces conditions. Les extrêmophiles sont classés selon les conditions dans lesquelles ils grandissent. Habituellement, cependant, les environnements sont un mélange de différentes conditions physico-chimiques, ce qui oblige les extrêmophiles à s'adapter à de multiples paramètres physico-chimiques. Les extrêmophiles trouvés dans de telles conditions sont appelés « polyextrêmophiles ».

Acidophile

Les acidophiles sont adaptés aux conditions avec des valeurs de pH acides allant de 1 à 5. Ce groupe comprend des eucaryotes, des bactéries et des archées que l'on trouve dans des endroits comme les piscines sulfuriques, les zones polluées par le drainage minier acide et même nos propres estomacs !

Les acidophiles régulent leurs niveaux de pH par le biais de divers mécanismes spécialisés, dont certains sont passifs (n'exerçant pas d'énergie) et d'autres actifs (exerçant de l'énergie). Les mécanismes passifs impliquent généralement le renforcement de la membrane cellulaire contre l'environnement extérieur, et peuvent impliquer la sécrétion d'un biofilm pour empêcher la diffusion des molécules dans la cellule, ou la modification complète de leur membrane cellulaire pour incorporer des substances protectrices et des acides gras. Certains acidophiles peuvent sécréter des molécules tampons pour aider à augmenter leur pH interne. Les mécanismes actifs de régulation du pH impliquent une pompe à ions hydrogène qui expulse les ions hydrogène de la cellule à un débit constamment élevé.

Alakaliphiles

Les alcaliphiles sont adaptés aux conditions avec des valeurs de pH basiques de 9 ou plus. Ils maintiennent l'homéostasie par des mécanismes passifs et actifs. Les mécanismes passifs comprennent la mise en commun des polyamines cytoplasmiques à l'intérieur de la cellule. Les polyamines sont riches en groupes aminés chargés positivement qui tamponnent le cytoplasme dans les environnements alcalins. Un autre mécanisme passif est d'avoir une faible perméabilité membranaire, ce qui entrave le mouvement des protons à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule. La méthode active de régulation implique un canal ionique sodium qui transporte des protons dans la cellule.

Thermophile

Les thermophiles prospèrent dans des températures extrêmement élevées entre 113 et 251 degrés Fahrenheit. Ils peuvent être trouvés dans des endroits comme les cheminées hydrothermales, les sédiments volcaniques et les sources chaudes. Leur survie dans de tels endroits peut être attribuée à leurs extrêmozymes. Les acides aminés de ces types d'enzymes ne perdent pas leur forme et ne se replient pas sous une chaleur extrême, ce qui permet de continuer à fonctionner correctement.

Psychrophile

Les psychrophiles (également appelés cryophiles) prospèrent à des températures extrêmement basses de 5 degrés Fahrenheit ou moins. Ce groupe appartient aux trois domaines de la vie (bactéries, archées et eucaryaes), et ils peuvent être trouvés dans des endroits comme les sols froids, le pergélisol, la glace polaire, l'eau froide de l'océan et les manteaux neigeux alpins.

Une façon dont ils survivent dans un froid extrême peut être attribué à leurs extrêmozymes, qui continuent à fonctionner à basse température, et un peu plus lentement à des températures encore plus basses. Les psychrophiles sont également capables de produire des protéines qui sont fonctionnelles à basse température et contiennent de grandes quantités d'acides gras insaturés dans leurs membranes plasmiques qui aident à protéger les cellules du froid. Plus particulièrement, cependant, certains psychrophiles sont capables de remplacer l'eau de leur corps par le sucre tréhalose, empêchant la formation de cristaux de glace nocifs.

Xérophile

Les xérophiles poussent dans des conditions extrêmement sèches qui peuvent être très chaudes ou très froides. Ils ont été trouvés dans des endroits comme le désert d'Atacama, le Grand Bassin et l'Antarctique. Comme leurs amis psychrophiles, certains xérophiles ont la capacité de remplacer l'eau par du tréhalose, qui peut également protéger les membranes et autres structures des périodes de faible disponibilité en eau.

Barophile (Piézophile)

Les barophiles sont des organismes qui se développent mieux sous des pressions élevées de 400 atm ou plus. Ils peuvent survivre en régulant la fluidité des phospholipides dans la membrane. Cette fluidité compense le gradient de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule, et l'environnement extérieur. Les barophiles extrêmes se développent de manière optimale à 700 atm ou plus, et ne se développeront pas à des pressions inférieures.

Halophile

Les halophiles sont des organismes qui nécessitent des concentrations élevées de sel pour leur croissance. À des salinités supérieures à 1,5 M, les bactéries procaryotes sont prédominantes. Pourtant, ce groupe appartient aux trois domaines de la vie, mais en plus petit nombre.

Surmonter les défis des environnements hypersalins commence par minimiser la perte d'eau cellulaire. Les halophiles le font en accumulant des solutés dans le cytoplasme via divers mécanismes. Les archées halophiles utilisent une pompe à ions sodium-potassium pour expulser le sodium et absorber le potassium. Les bactéries halotolérantes équilibrent la pression osmotique en utilisant le glycérol comme solutés compatibles.


Comment savons-nous ce qui se trouve au cœur de la Terre

Les humains ont été partout sur Terre. Nous avons conquis les terres, volé dans les airs et plongé dans les tranchées les plus profondes de l'océan. Nous sommes même allés sur la Lune. Mais nous n'avons jamais été au cœur de la planète.

Nous ne nous sommes même pas rapprochés. Le point central de la Terre est à plus de 6 000 km de profondeur, et même la partie la plus externe du noyau se trouve à près de 3 000 km sous nos pieds. Le trou le plus profond que nous ayons jamais créé à la surface est le Kola Superdeep Borehole en Russie, et il ne descend que sur 12,3 km.

Tous les événements familiers sur Terre se produisent également près de la surface. La lave qui jaillit des volcans fond d'abord à quelques centaines de kilomètres de profondeur. Même les diamants, qui ont besoin d'une chaleur et d'une pression extrêmes pour se former, proviennent de roches à moins de 500 km de profondeur.

Qu'y a-t-il en dessous de tout ce qui est entouré de mystère. Cela semble insondable. Et pourtant, nous en savons une quantité surprenante sur le noyau. Nous avons même une idée de la façon dont il s'est formé il y a des milliards d'années et le tout sans un seul échantillon physique. C'est ainsi que le noyau a été révélé.

Une bonne façon de commencer est de penser à la masse de la Terre, explique Simon Redfern de l'Université de Cambridge au Royaume-Uni.

La majeure partie de la masse de la Terre doit être située vers le centre de la planète

Nous pouvons estimer la masse de la Terre en observant l'effet de la gravité de la planète sur les objets à la surface. Il s'avère que la masse de la Terre est de 5,9 sextillions de tonnes : c'est 59 suivi de 20 zéros.

Il n'y a aucun signe de quoi que ce soit d'aussi massif à la surface.

"La densité du matériau à la surface de la Terre est bien inférieure à la densité moyenne de la Terre entière, ce qui nous indique qu'il y a quelque chose de beaucoup plus dense", explique Redfern. "C'est la première chose."

Essentiellement, la majeure partie de la masse de la Terre doit être située vers le centre de la planète. L'étape suivante consiste à demander quels matériaux lourds constituent le noyau.

La réponse ici est qu'il est presque certainement composé principalement de fer. On pense que le noyau contient environ 80% de fer, bien que le chiffre exact soit sujet à débat.

Un noyau de fer représenterait toute cette masse manquante

La principale preuve en est l'énorme quantité de fer dans l'univers qui nous entoure. C'est l'un des dix éléments les plus communs de notre galaxie et on le trouve fréquemment dans les météorites.

Compte tenu de sa quantité, le fer est beaucoup moins répandu à la surface de la Terre que ce à quoi on pourrait s'attendre. La théorie est donc que lorsque la Terre s'est formée il y a 4,5 milliards d'années, beaucoup de fer a pénétré jusqu'au noyau.

C'est là que se trouve la majeure partie de la masse, et c'est également là que la majeure partie du fer doit être. Le fer est un élément relativement dense dans des conditions normales, et sous la pression extrême au cœur de la Terre, il serait écrasé à une densité encore plus élevée, de sorte qu'un noyau de fer représenterait toute cette masse manquante.

Mais attendez une minute. Comment ce fer est-il arrivé là-bas en premier lieu ?

Le fer a dû d'une manière ou d'une autre graviter &ndash littéralement &ndash vers le centre de la Terre. Mais il n'est pas immédiatement évident de savoir comment.

La majeure partie du reste de la Terre est constituée de roches appelées silicates, et le fer en fusion a du mal à les traverser. Un peu comme l'eau sur une surface grasse forme des gouttelettes, le fer s'accroche à lui-même dans de petits réservoirs, refusant de s'étaler et de s'écouler.

La pression modifie en fait les propriétés d'interaction du fer avec le silicate

Une solution possible a été découverte en 2013 par Wendy Mao de l'Université de Stanford en Californie et ses collègues. Ils se sont demandé ce qui se passait lorsque le fer et le silicate étaient tous deux exposés à une pression extrême, comme cela se produit au plus profond de la terre.

En pinçant les deux substances extrêmement étroitement à l'aide de diamants, ils ont pu forcer le fer fondu à travers le silicate.

"La pression modifie en fait les propriétés d'interaction du fer avec le silicate", explique Mao. "A des pressions plus élevées, un "réseau de fusion" se forme."

Cela suggère que le fer a été progressivement pressé à travers les roches de la Terre pendant des millions d'années, jusqu'à ce qu'il atteigne le noyau.

À ce stade, vous vous demandez peut-être comment nous connaissons la taille du noyau. Qu'est-ce qui fait penser aux scientifiques qu'il commence à 3000 km de profondeur ? Il y a une réponse en un mot : la sismologie.

Toutes les stations sismiques disséminées sur toute la Terre ont enregistré l'arrivée des secousses

Lorsqu'un tremblement de terre se produit, il envoie des ondes de choc sur toute la planète. Les sismologues enregistrent ces vibrations. C'est comme si nous frappions un côté de la planète avec un marteau gigantesque, et écoutions de l'autre côté le bruit.

"Il y a eu un tremblement de terre au Chili dans les années 1960 qui a généré une énorme quantité de données", explique Redfern. "Toutes les stations sismiques disséminées sur toute la Terre ont enregistré l'arrivée des secousses de ce tremblement de terre."

Selon la route empruntée par ces vibrations, elles traversent différentes parties de la Terre, ce qui affecte la façon dont elles "sonnent" à l'autre extrémité.

Au début de l'histoire de la sismologie, on s'est rendu compte que certaines vibrations manquaient. On s'attendait à ce que ces "ondes S" apparaissent d'un côté de la Terre après leur origine de l'autre, mais il n'y en avait aucun signe.

Il s'est avéré que les roches sont devenues liquides à environ 3000 km de profondeur

La raison en était simple. Les ondes S ne peuvent se réverbérer qu'à travers un matériau solide et ne peuvent pas traverser un liquide.

Ils ont dû se heurter à quelque chose de fondu au centre de la Terre. En cartographiant les trajectoires des ondes S, il s'est avéré que les roches sont devenues liquides à environ 3000 km de profondeur.

Cela suggérait que le noyau entier était en fusion. Mais la sismologie réservait une autre surprise.

Dans les années 1930, une sismologue danoise nommée Inge Lehmann a remarqué qu'un autre type d'ondes, appelées ondes P, traversait de manière inattendue le noyau et pouvait être détectée de l'autre côté de la planète.

Les ondes P voyageaient vraiment à travers le noyau

Elle a proposé une explication surprenante : le noyau est divisé en deux couches. Le noyau "intérieur", qui commence à environ 5 000 km de profondeur, était en fait solide. Ce n'était que le noyau "extérieur" au-dessus qui était en fusion.

L'idée de Lehmann a finalement été confirmée en 1970, lorsque des sismographes plus sensibles ont découvert que les ondes P traversaient réellement le noyau et, dans certains cas, étaient déviées à certains angles. Effectivement, ils se sont quand même retrouvés de l'autre côté de la planète.

Ce ne sont pas seulement les tremblements de terre qui ont envoyé des ondes de choc utiles à travers la Terre. En fait, la sismologie doit beaucoup de son succès au développement des armes nucléaires.

Une détonation nucléaire crée également des vagues dans le sol, de sorte que les nations utilisent la sismologie pour écouter les tests d'armes. Pendant la guerre froide, cela était considéré comme extrêmement important, donc des sismologues comme Lehmann ont reçu beaucoup d'encouragements.

Cela s'avère assez délicat à déterminer

Les pays rivaux ont découvert leurs capacités nucléaires respectives et, en cours de route, nous en avons appris de plus en plus sur le noyau de la Terre. La sismologie est encore utilisée aujourd'hui pour détecter les détonations nucléaires.

Nous pouvons maintenant dessiner une image approximative de la structure de la Terre. Il y a un noyau externe en fusion, qui commence à peu près à mi-chemin du centre de la planète, et à l'intérieur se trouve le noyau interne solide d'un diamètre de 1 220 km.

Mais il y a beaucoup plus à essayer et à découvrir, en particulier sur le noyau interne. Pour commencer, à quel point fait-il chaud ?

Cela s'avère assez difficile à déterminer et a dérouté les scientifiques jusqu'à tout récemment, explique Lidunka Vočadlo de l'University College London au Royaume-Uni. On ne peut pas y mettre un thermomètre, donc la seule solution est de créer la bonne pression d'écrasement dans le laboratoire.

Le noyau de la Terre est resté chaud grâce à la chaleur retenue lors de la formation de la planète

En 2013, une équipe de chercheurs français a produit la meilleure estimation à ce jour. Ils ont soumis le fer pur à des pressions d'un peu plus de la moitié de celles du noyau et ont extrapolé à partir de là. Ils ont conclu que le point de fusion du fer pur aux températures à cœur est d'environ 6 230 °C. La présence d'autres matériaux abaisserait un peu le point de fusion du cœur, à environ 6 000 °C. Mais c'est toujours aussi chaud que la surface du Soleil.

Un peu comme une pomme de terre en chemise grillée, le noyau de la Terre est resté au chaud grâce à la chaleur retenue lors de la formation de la planète. Il obtient également de la chaleur à cause de la friction lorsque des matériaux plus denses se déplacent, ainsi que de la désintégration des éléments radioactifs. Pourtant, il se refroidit d'environ 100 °C tous les milliards d'années.

Connaître la température est utile, car elle affecte la vitesse à laquelle les vibrations traversent le noyau. C'est pratique, car il y a quelque chose d'étrange dans les vibrations.

Les ondes P se déplacent de manière inattendue lentement lorsqu'elles traversent le noyau interne et se déplacent plus lentement qu'elles ne le feraient s'il était fait de fer pur.

C'est un problème de Cendrillon : aucune chaussure ne s'adaptera tout à fait

« Les vitesses des ondes que les sismologues mesurent dans les tremblements de terre et autres sont considérablement inférieures [à] tout ce que nous mesurons dans une expérience ou calculons sur un ordinateur », explique Vočadlo. « Personne ne sait encore pourquoi.

Cela suggère qu'il y a un autre matériau dans le mélange.

Il pourrait bien s'agir d'un autre métal, appelé nickel. Mais les scientifiques ont estimé comment les ondes sismiques traverseraient un alliage fer-nickel, et cela ne correspond pas non plus aux lectures.

Vočadlo et ses collègues se demandent maintenant s'il pourrait y avoir d'autres éléments là-bas, comme le soufre et le silicium. Jusqu'à présent, personne n'a été en mesure de proposer une théorie de la composition du noyau interne qui satisfasse tout le monde. C'est un problème de Cendrillon : aucune chaussure ne s'adaptera tout à fait.

Cela pourrait expliquer pourquoi les ondes sismiques traversent plus lentement que prévu

Vočadlo essaie de simuler les matériaux du noyau interne sur un ordinateur. Elle espère trouver une combinaison de matériaux, de températures et de pressions qui ralentiraient les ondes sismiques de la bonne quantité.

Elle dit que le secret pourrait résider dans le fait que le noyau interne est presque à son point de fusion. En conséquence, les propriétés précises des matériaux pourraient être différentes de ce qu'elles seraient s'ils étaient solides en toute sécurité.

Cela pourrait expliquer pourquoi les ondes sismiques passent plus lentement que prévu.

"Si c'est le véritable effet, nous serions en mesure de réconcilier les résultats de la physique minérale avec les résultats sismologiques", explique Vocadlo. "Les gens n'ont pas encore pu le faire."

Il y a encore beaucoup d'énigmes à résoudre sur le noyau terrestre. Mais sans jamais creuser à ces profondeurs impossibles, les scientifiques ont compris beaucoup de choses sur ce qui se passe à des milliers de kilomètres sous nous.

Le champ magnétique aide à nous protéger du rayonnement solaire nocif

Ces processus cachés dans les profondeurs de la Terre sont cruciaux pour notre vie quotidienne, d'une manière que beaucoup d'entre nous ne réalisent pas.

La Terre a un champ magnétique puissant, et tout cela grâce au noyau partiellement fondu. Le mouvement constant du fer en fusion crée un courant électrique à l'intérieur de la planète, qui à son tour génère un champ magnétique qui atteint très loin dans l'espace.

Le champ magnétique aide à nous protéger du rayonnement solaire nocif. Si le noyau de la Terre n'était pas tel qu'il est, il n'y aurait pas de champ magnétique et nous aurions toutes sortes de problèmes à résoudre.

Aucun de nous ne jettera les yeux sur le noyau, mais il est bon de savoir qu'il est là.


Curious Kids : que se passerait-il si le noyau de la Terre se refroidissait ?

Paula Koelemeijer reçoit un financement de la Royal Society et de l'University College d'Oxford.

Les partenaires

L'University College London fournit un financement en tant que partenaire fondateur de The Conversation UK.

The Conversation UK reçoit des financements de ces organisations

Curious Kids est une série pour les enfants de tous âges, où The Conversation demande à des experts de répondre aux questions des enfants. Toutes les questions sont les bienvenues : découvrez comment participer en bas de cet article.

Que se passerait-il si le noyau de la Terre n'était plus en fusion ? – Amelia, 13 ans, Devon, Royaume-Uni

Merci Amélie, c'est une très bonne question ! Le noyau de la Terre se refroidit très lentement au fil du temps. Un jour, lorsque le noyau sera complètement refroidi et devenu solide, cela aura un impact énorme sur toute la planète. Les scientifiques pensent que lorsque cela se produira, la Terre pourrait être un peu comme Mars, avec une atmosphère très mince et plus de volcans ni de tremblements de terre. Il serait alors très difficile pour la vie de survivre, mais ce ne sera pas un problème avant plusieurs milliards d'années.

À l'heure actuelle, le noyau de la Terre n'est pas entièrement fondu. Le noyau interne est une sphère de fer solide, tandis que le noyau externe est fait de fer fondu sur des milliers de kilomètres d'épaisseur.

Les scientifiques le savent parce que les ondes de choc produites par les tremblements de terre peuvent être enregistrées de l'autre côté de la Terre – et nous ne nous attendrions pas à les voir là-bas si le noyau interne était également en fusion.

Le noyau entier a été fondu lors de la formation de la Terre, il y a environ 4,5 milliards d'années. Depuis lors, la Terre s'est progressivement refroidie, perdant sa chaleur vers l'espace. En refroidissant, le noyau interne solide s'est formé et sa taille n'a cessé de croître depuis.

Mais ce processus est très lent : le noyau interne ne grandit que d'environ un millimètre par an, car la Terre a un manteau rocheux entre son noyau chaud et sa surface froide, ce qui l'empêche de se refroidir trop rapidement - tout comme votre manteau vous maintient chaud en hiver.

Le lent refroidissement de notre planète fait que le fer en fusion dans le noyau externe s'écoule et tourbillonne rapidement alors que la chaleur est transportée vers le manteau, ce qui donne à la Terre son champ magnétique. Le champ magnétique est comme un aimant qui agit à distance, et même si nous ne pouvons pas le voir avec nos yeux, il accomplit de nombreuses tâches importantes sur notre planète.

Le champ magnétique terrestre en action. Shutterstock.

Le champ magnétique terrestre protège la vie à la surface de la Terre des particules nocives provenant du soleil. Il maintient également l'atmosphère de la planète en place et aide les animaux à s'orienter.

La chaleur qui s'échappe du noyau fait également bouger la matière dans différentes couches de notre planète - du manteau rocheux aux plaques rigides à la surface, où vous et moi vivons.

Ce mouvement peut provoquer le frottement des plaques à la surface, ce qui crée des tremblements de terre et des volcans. C'est pourquoi vivre dans des endroits où deux plaques se rencontrent - comme le Népal ou le Japon - peut être très dangereux.

Un volcan actif au Guatemala. Shutterstock.

Lorsque le noyau externe en fusion se refroidit et devient solide, très longtemps dans le futur, le champ magnétique terrestre disparaîtra.

Lorsque cela se produira, les boussoles cesseront de pointer vers le nord, les oiseaux ne sauront pas où voler lorsqu'ils migreront et l'atmosphère terrestre disparaîtra. Cela rendra la vie sur Terre très difficile pour les êtres humains et les autres formes de vie.

Lorsque la Terre se sera complètement refroidie, le mouvement dans le manteau finira également par s'arrêter. Ensuite, les plaques en surface ne bougeront plus et il y aura moins de tremblements de terre et d'éruptions volcaniques.

Vous pourriez penser que ce serait bon pour les gens – en particulier ceux qui vivent dans des endroits comme Tokyo – mais les éruptions volcaniques produisent également un sol fertile pour l'agriculture et des gaz qui composent l'air que nous respirons.

Après tout cela, la Terre pourrait ressembler un peu à Mars. À la surface de Mars, les scientifiques ont vu des caractéristiques liées aux volcans et aux plaques en mouvement. Mais ils ne bougent plus, et il n'y a plus de champ magnétique et seulement une fine atmosphère.

On ne sait pas si le noyau de Mars est encore en fusion ou non, mais un robot nommé InSight s'est récemment posé sur Mars qui va nous aider à le découvrir !

Mais pour l'instant, vous n'avez pas à craindre que le noyau terrestre perde toute sa chaleur et devienne solide, car le manteau est enroulé autour du noyau, le gardant bien au chaud.

Bonjour, les enfants curieux ! Vous avez une question à laquelle vous voudriez qu'un expert réponde ? Demande à un adulte de nous envoyer ta question. Vous pouvez:

* Envoyez votre question par e-mail à [email protected]
* Dites-le nous sur Twitter en taguant @ConversationUK avec le hashtag #curiouskids, ou
* Envoyez-nous un message sur Facebook.

CC BY-ND

Veuillez nous indiquer votre nom, votre âge et dans quelle ville vous habitez. Vous pouvez également envoyer un enregistrement audio de votre question, si vous le souhaitez. Envoyez autant de questions que vous le souhaitez ! Nous ne pourrons pas répondre à toutes les questions, mais nous ferons de notre mieux.


Benthos

Nos rédacteurs examineront ce que vous avez soumis et détermineront s'il faut réviser l'article.

Benthos, l'assemblage d'organismes habitant le fond marin. L'épifaune benthique vit sur le fond marin ou sur des objets du fond, la soi-disant infaune vit dans les sédiments du fond marin. Le benthos de loin le mieux étudié est le macrobenthos, ces formes de plus de 1 mm (0,04 pouce), qui sont dominées par des vers polychètes, des pélécypodes, des anthozoaires, des échinodermes, des éponges, des ascidies et des crustacés. Le méiobenthos, ces organismes mesurant entre 0,1 et 1 mm, comprend les polychètes, les pélécypodes, les copépodes, les ostracodes, les cumacées, les nématodes, les turbellariés et les foraminifères. Le microbenthos, inférieur à 0,1 mm, comprend des bactéries, des diatomées, des ciliés, des amibes et des flagellés.

La variété et l'abondance du benthos varient en fonction de la latitude, de la profondeur, de la température et de la salinité de l'eau, des conditions déterminées localement telles que la nature du substrat et des circonstances écologiques telles que la prédation et la compétition. Les principales sources de nourriture du benthos sont le plancton et les débris organiques terrestres. Dans les eaux peu profondes, les algues plus grosses sont importantes et, là où la lumière atteint le fond, les diatomées benthiques photosynthétiques sont également une source de nourriture importante. Les substrats durs et sableux sont peuplés de suspensivores tels que les éponges et les pélécypodes. Les fonds plus mous sont dominés par les mangeurs de dépôts, dont les polychètes sont les plus importants. Les poissons, les étoiles de mer, les escargots, les céphalopodes et les plus gros crustacés sont d'importants prédateurs et charognards.


Le plus vieil être vivant sur Terre

Les éphémères vivent un jour, les humains vivent un siècle, si nous avons de la chance, mais quel est le plus ancien organisme vivant de la planète ? Pour les scientifiques, prouver avec précision l'âge de toute espèce à longue durée de vie est une tâche difficile.

Sous les rameaux d'un châtaignier vieux de 300 ans dans les jardins botaniques royaux de Kew, Tony Kirkham, responsable de l'arboretum, confirme que les arbres sont capables de survivre aux animaux.

Prouver cela peut impliquer un travail de détective traditionnel, comme il l'explique : "Tout d'abord, nous pouvons regarder les enregistrements précédents, pour savoir si un arbre y poussait à une date donnée. Ensuite, nous regardons des peintures et des œuvres d'art, pour voir si cet arbre était présent. Et les anciennes cartes de l'Ordnance Survey montrent assez clairement des arbres anciens, particulièrement les plus importants.

Une façon bien connue de mesurer l'âge d'un arbre est de compter les anneaux de son tronc : un anneau par année de croissance. C'est un processus connu sous le nom de dendrochronologie et qui ne fonctionne que pour certains types d'arbres qui ont une poussée de croissance annuelle.

Le problème évident est que compter les anneaux implique normalement de couper l'arbre.

Les arboriculteurs contournent ce problème en utilisant un foret incrémental, une perceuse qui leur permet de prélever une carotte et de compter les cernes sans endommager mortellement l'arbre.

C'est un art délicat et, dit Tony, dans les années 1960, une perceuse scientifique s'est cassée à l'intérieur du pin bristlecone qu'il échantillonnait.

Le kit est cher, et pour l'aider à récupérer l'instrument perdu, un forestier a gentiment coupé l'arbre. Une fois abattu, l'arbre pouvait être facilement vieilli et s'est avéré avoir 5000 ans.

"C'était terrible, mais tant de science est sortie de cette opportunité, et depuis lors, nous avons trouvé des arbres aussi vieux, sinon plus vieux", admet Tony.

Une équipe de chercheurs aux États-Unis tient une liste, appelée Old List, d'arbres anciens officiellement datés.

Ils ont trouvé au Sri Lanka un figuier sacré qui a au moins 2 222 ans.

There's a Patagonian cypress tree in Chile which, at 3,627 years old, is as old as Stonehenge.

A Great Basin bristlecone pine in California's White Mountains named Methuselah comes in at 4,850 years old. But the oldest tree on the list, an unnamed bristlecone pine from the same location, has a core suggesting it is 5,067 years old.

This time-worn tree has lived through the rise and fall of the Roman Empire. It was already established when the Ancient Egyptians started building pyramids.

We investigated the bristlecone pine tree after William Adams from London asked us: "What's the oldest tree or other living organism on Earth?" If you've got a science question you want BBC CrowdScience to look into, get in touch via the form below.

If you are reading this page on the BBC News app, you will need to visit the mobile version of the BBC website to submit your question.

Is this 5,000-year-old Great Basin bristlecone pine the oldest single living thing on the planet? That depends on your definition of a "single tree".

In Fishlake National Park in Utah in the US lives a quaking aspen tree that most people would struggle to see as "a tree".

It's a clonal tree called "Pando", from the Latin meaning "I spread", and for good reason.

It is so large that it is easy to mistake for a forest. However, Pando, despite being the size of Vatican City, has all sprung from one seed, and, over the years, has grown a single vast rootstock supporting an estimated 50,000 tree trunks. Accurately estimating how many years is problematic, says population geneticist Prof Karen Mock from Utah State University, who works on the aspen.

"There have been all kinds of different estimates but the original tree is almost certainly not there," he told the BBC.

Clonal trees grow in all directions and regenerate themselves as they go. This means taking a core from a trunk will not give you the age of the whole tree.

Scientists try to get around this problem by equating size to age. It's an inaccurate process and Pando's estimated age ranges from a few thousand to 80,000 years old.

Prof Mock hopes that a new technique, looking at how many DNA mutations are accumulated over time, could give them another way of assessing the age of this remarkable tree.


Physical and Chemical Features

Light and temperature are two key physical features of lakes and ponds. Light from the sun is absorbed, scattered, and reflected as it passes through Earth's atmosphere, the water's surface, and the water. The quantity and quality of light reaching the surface of a lake or pond depends on a variety of factors, including time of day, season, latitude, and weather. The quality and quantity of light passing through lake or pond water is affected by properties of the water, including the amount of particulates (such as algae) and the concentration of dissolved compounds. (For example, dissolved biologique carbon controls how far ultraviolet wavelengths of light penetrate into the water.)

Light and wind combine to affect water temperature in lakes and ponds. Most lakes undergo a process called thermal stratification, which creates three distinct zones of water temperature. In summer, the water in the shallowest layer (called the epilimnion) is warm, whereas the water in the deepest layer (called the hypolimnion) is cold. The middle layer, the metalimnion, is a region of rapid temperature change. In winter, the pattern of thermal stratification is reversed such that the epilimnion is colder than the hypolimnion. In many lakes, thermal stratification breaks down each fall and spring when rapidly changing air temperatures and wind cause mixing. However, not all lakes follow this general pattern. Some lakes mix only once a year and others mix continuously.

The chemistry of lakes and ponds is controlled by a combination of physical, geological, and biological processes. The key chemical characteristics of lakes and ponds are dissolved oxygen concentration, nutrient concentration, and pH . In lakes and ponds, sources of oxygen include diffusion at the water surface, mixing of oxygen-rich surface waters to deeper depths, and photosynthesis. Oxygen is lost from lakes and ponds during respiration by living organisms and because of chemical processes that bind oxygen. The two most important nutrients in lakes and ponds are nitrogen and phosphorus. The abundance of algae in most lakes and ponds is limited by phosphorus availability, whereas nitrogen and iron are the limiting nutrients in the ocean. The acidity of water, measured as pH, reflects the concentration of hydrogen ions . The pH value of most lakes and ponds falls between 4 and 9 (the pH value of distilled water is 7). Some aquatic organisms are adversely affected by low pH conditions caused by volcanic action, acid-releasing vegetation surrounding bog lakes, and acid rain.


Environnement

Nos rédacteurs examineront ce que vous avez soumis et détermineront s'il faut réviser l'article.

Environnement, the complex of physical, chemical, and biotic factors that act upon an organism or an ecological community and ultimately determine its form and survival.

The Earth’s environment is treated in a number of articles. The major components of the physical environment are discussed in the articles atmosphere, climate, continental landform, hydrosphere, and ocean. The relationship between the principal systems and components of the environment, and the major ecosystems of the Earth are treated in the article biosphere. The significant environmental changes that have occurred during Earth’s history are surveyed in the article geochronology. The pollution of the environment and the conservation of its natural resources are treated in the article conservation. Hazards to life in the biosphere are discussed in the articles death, disease, and immune system.


B1.4 Interdependence and Adaptation

Organisms are well adapted to survive in their normal environment. Population size depends on a variety of factors including competition, predation, disease and human influences. Changes in the environment may affect the distribution and behaviour of organisms.

  • To survive, organisms require a supply of materials from their surroundings and from the other living organisms there.
  • Organisms live, grow and reproduce in places where, and at times when, conditions are suitable.

Concurrence

Animals often compete with each other for:

Plants often compete with each other for:

  • Organisms have features (adaptations) which enable them to survive in the conditions in which they normally live
  • The organisms that are best adapted to make use of their resources in a habitat are more likely to survive and increase in numbers
  • Par exemple:
    • To be able to obtain a certain food better.
    • To make it more difficult for predators to catch them.
    • To survive in extreme climates, eg arctic or deserts
      • Plants lose water vapour from the surface of their leaves.
      • It is essential that they have adaptations which minimise this.

      Extreme adaptations:

      • Extremophiles are organisms that live in extreme environments.
      • Some may be tolerant to high levels of salt, high temperatures or high pressures.
      • Animals and plants may be adapted to cope with specific features of their environment eg thorns, poisons and warning colours to deter predators.

      Extreme Animals

      • Animals may be adapted for survival in dry and arctic environments by means of:
        • changes to surface area
        • thickness of insulating coat
        • amount of body fat
        • Exemples:
          • Camel
            • The camel can go without food and water for 3 to 4 days.
            • Fat stored in their humps provides long term food reserve, and a supply of metabolic water.
            • The fat is not distributed around the body this reduces insulation, allowing more heat loss.

            They are tall and thin, increasing their surface area to volume ration, increasing heat loss by radiation.

            • Polar Bear
              • Polar bear has thick fur and fat beneath its skin to insulate it.
              • Their large, furry feet help to distribute their weight as they walk on a thin ice.
              • They are white which camouflages them against the snow. This helps them to hunt.
              • They are compact in shape, reducing their surface area to volume ratio this reduces heat loss by radiation.

              Extreme Plants

              • Plants may be adapted to survive in dry environments by means of:
                • changes to surface area, particularly of the leaves
                • water-storage tissues
                • extensive root systems.
                • Desert plants
                • Eg the cactus, require very little water to survive
                • Leaves are spines.
                • Spines guard against most browsing herbivorous animals.
                • Spines also reduce their surface area, reducing water loss by evaporation
                • A thick waxy coating surrounds the plant to reduce evaporation.
                • Fewer ‘stomata’, reducing water loss

                Roots tend to spread sideways to catch rain water.

                • Arctic plants
                • Many of the plants are small, growing close to the ground and very close together to avoid the wind and conserve heat.
                • Some possess a light, fuzzy covering to insulate the buds so they can grow.
                • Many are dark colors of blue and purple to absorb the heat from the sunlight even during the winter months.
                • Because of the cold and short growing seasons, arctic plants grow very slowly.
                • Some grow for ten years before they produce any buds for reproduction.

                Microorganisms

                • Microorganisms have adaptations that enable them to survive in different environments.
                • Slime capsule around some bacterial cell wall sticks them to surfaces and prevents them drying out.
                • Some have the ability to form spores to survive when conditions are harsh.
                • Some microorganisms have flagella which enable them to move around quickly.
                • Bacteria undergo rapid reproduction when conditions are favourable.
                • Some bacteria can survive extreme conditions:
                  • Temperatures as little as -15°C to as high as 121°C
                  • pH values 0.0 to 12.8
                  • High levels of pressure deep in the oceans
                  • High salt concentrations
                  • Very dry conditions.

                  Environmental change

                  • Changes in the environment affect the distribution of living organisms.
                  • For example, the changing distribution of some bird species and the disappearance of pollinating insects including bees.
                  • Animals and plants are subjected to environmental changes.
                  • Such changes may be caused by living or non-living factors.

                  Non-living (abiotic) factors:

                  • Nourriture
                  • Predation
                  • Grazing
                  • Maladie
                  • Competition – for: food, light, water, space.

                  Living organisms can be used as indicators of pollution:

                  • Lichens are symbiotic associations of algae and fungi species that attach to tree trunks and rock.
                  • They are sensitive to changes in air quality.
                  • They are very sensitive to sulphur dioxide (SO2) pollution in the air.
                  • This is released from industry and burning fossil fuels, especially coal.
                  • Lichens absorb sulphur dioxide dissolved in water.
                  • It destroys the chlorophyll in the algae preventing it from photosynthesising and killing the lichen.
                  • Some species only grow in non-polluted air.
                  • Some species grow in polluted air.
                  • These lichens can be used as air pollution indicators.
                  • Invertebrate animals are sensitive to changes in the concentration of dissolved oxygen in water.
                  • Oxygen concentrations decrease when pollutants are released into rivers and lakes.
                  • Some invertebrates survive in low-oxygen concentrations.
                  • Some invertebrates can only survive in higher oxygen concentrations.
                  • These invertebrate animals can be used as water pollution indicators.

                  Non-living indicators.

                  • Environmental changes can be measured using non-living indicators.
                  • Par exemple. oxygen levels, temperature and rainfall.

                  Scientists continually monitor these factors to show trends in environmental changes


                  Voir la vidéo: Vuodenajat vaihtuvat maapallolla (Janvier 2022).