Le trou le plus profond du monde
Superstructure abandonnée du forage profond de Kola (Andre Belozeroff, Wikimedia Commons)
Superstructure abandonnée du forage profond de Kola (Andre Belozeroff, Wikimedia Commons)
Il n’est pas facile de forer un trou à l’intérieur de la Terre. Le forage profond de Kola est l’un des projets menés dans ce but.
As-tu déjà réfléchi à ce que cela prend pour forer un trou jusqu’au centre de la Terre? Si tu penses que ça semble difficile, tu as bien raison! Non seulement personne n’a jamais réalisé un forage jusqu’au centre de la Terre, mais on n’est même pas parvenu à traverser l’écorce terrestre. En fait, nous en savons davantage sur l’espace lointain que sur ce qui se cache sous la surface de la Terre!
Nous savons que la Terre est constituée d’une succession de couches: l’écorce, le manteau et le noyau. Le manteau et le noyau comportent des éléments internes et externes.
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Les températures du noyau interne sont supérieures à 6 000 degrés Celsius. La température du noyau externe varie entre 3 800 et 6 000 degrés Celsius. La température du manteau varie entre 2 000 et 3 000 degrés Celsius et la température de la croûte terrestre est moins de 2 000 degrés Celsius.
Avec une épaisseur d’environ 5 à 70 km, l’écorce terrestre est la couche la plus mince. Son épaisseur moyenne est de 40 km, soit à peu près trois fois la longueur du pont de la Confédération, qui relie l’Île-du-Prince-Édouard et le Nouveau-Brunswick!
Le savais-tu?
Si la Terre était une pomme, l’écorce serait l’équivalent de sa peau!
Est-ce que quelqu’un a déjà tenté de forer l’écorce terrestre?
La réponse est « oui ». Et pendant les années 1970, les Soviétiques ont tout donné en effectuant le forage profond de Kola sur la péninsule de Kola. Ce projet a démarré à l'abri des regards à l'époque de la conquête spatiale marquée par la rivalité entre l’Union soviétique et les États-Unis. Le but premier consistait à trouver… eh bien, ce qu’ils pourraient! Les Soviétiques sont parvenus à forer un trou d’une profondeur de 12 262 m, soit un peu plus de 12 km. Le projet a été interrompu en 1992. Mais ce forage est plus profond que la fosse des Mariannes, dans l'océan, dont la profondeur atteint environ 11 km et qui est considérée comme l'endroit le plus profond de l'écorce terrestre.
Comment s’y sont-ils pris?
On utilise généralement des trous de forage dans l’industrie pétrolière et gazière. Toutefois, le forage profond de Kola visait à trouver autre chose que du pétrole ou du gaz : de l’information sur l’écorce terrestre.
Pour les besoins de ce projet, les scientifiques ont inventé une foreuse sur laquelle seul le trépan (la mèche) était en rotation. De plus, pour faciliter le travail, on utilisait un lubrifiant, plus précisément des boues de forage sous pression.
Le savais-tu?
Le forage de Kola a été réalisé à une très grande profondeur sous la surface du globe, mais son diamètre n’était que de 23 cm (environ 9 po)!
Les autorités ont fini par mettre un terme à leur projet. La température de la roche à une profondeur de 12 km est beaucoup plus élevée que les scientifiques ne l'avaient prévu. Alors qu’ils s’attendaient à rencontrer des températures d’environ 100 °C, les roches étaient beaucoup plus près de 180 °C. N’étant pas préparé pour cette chaleur extrême, on a dû arrêter le forage et sceller l’orifice.
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Mais qu’a-t-on découvert?
Le forage profond de Kola a permis de faire plusieurs découvertes fascinantes. Par exemple, il y a énormément d’eau souterraine! Cette découverte a été l’une des plus importantes. D’après les chercheurs, cette eau serait en fait emprisonnée dans les roches qui forment le manteau de la Terre et certaines parties de son écorce. Ils pensent qu’elle y est emprisonnée sous la forme d’atomes d’hydrogène et d’oxygène. Le forage a dégagé certains de ces atomes de gaz, qui se sont ainsi transformés en eau.
Les chercheurs ont découvert des fossiles microscopiques de plancton à une profondeur d’environ 6,7 km sous la surface du globe! Dans le cadre du projet, on a recensé 24 espèces de microplancton ancien.
Le savais-tu?
Selon certaines rumeurs, le projet de forage profond de Kola a pris fin parce que les foreurs avaient entendu des cris après avoir heurté une cavité très chaude.
Y a-t-il eu d’autres forages profonds après celui de Kola?
Plusieurs projets de forage profond ont suivi les traces du projet de forage de Kola. Le Programme de forage profond continental allemand mené à la fin des années 1980 a également pris fin en raison des températures élevées. À une profondeur de 9,1 km, la température atteignait près de 260 °C!
Certains autres projets avaient pour objectif de forer l’écorce terrestre sous l’eau. Le navire de forage japonais Chikyū en est le meilleur exemple. La conception de ce navire lui permet de descendre l’équipement de forage à une profondeur pouvant atteindre 2,5 km et de forer l’écorce terrestre à une profondeur de 7 km sous ce niveau. Sa plus récente expédition remonte à 2009.
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Alors, quel est l’intérêt de tous ces projets de forage? Qu’est-ce que les gens s’attendent à trouver? La réponse à cette question, c’est peut-être qu’ils n’en ont aucune idée – et qu’ils se précipitent pour le savoir!
Amorces de discussion
- Quel est le trou le plus profond que tu as creusé? Quel était ton objectif?
- T’es-tu déjà demandé ce qui se trouve sous l’écorce terrestre? Explique ta réponse.
- Es-tu déjà allé sous terre dans une mine ou un puits? Dans l’affirmative, décris cette expérience.
- As-tu déjà vu des roches qui avaient une forme arrondie ou ondulée? Dans l’affirmative, où se trouvaient-elles?
- Connais-tu des personnes qui travaillent dans le domaine de l’exploration ou de l’extraction de minéraux? Que font-elles?
- D’après toi, pourquoi dit-on dans la vidéo que le forage constitue une prouesse « scientifique et technologique », alors que le trou ne représente qu’environ 0,2 % de la distance entre la surface et le centre de la Terre? Explique ta réponse.
- En quoi la société bénéficie-t-elle de la recherche scientifique fondamentale comme le forage de ce trou sur une période de 25 ans? Explique ta réponse.
- Le film Au cœur de la terre montre l’intérieur de la Terre de l’écorce au noyau. Une expédition est organisée pour atteindre le noyau interne de la Terre afin d’activer notre champ magnétique. D’après toi, une telle aventure serait-elle possible dans l’avenir? Justifie ta réponse.
- Pourquoi est-il possible que des roches à la surface de la Terre soient plus anciennes que des roches souterraines? Justifie ta réponse.
- Quelles modifications physiques et chimiques et changements d’état observons-nous en allant de l’écorce de la Terre vers son noyau?
- Explique pourquoi une roche solide peut se comporter comme du plastique.
- En utilisant des ressources en ligne, fais une recherche sur les technologies qui nous ont permis de mieux connaître l’intérieur de la Terre au cours des 100 dernières années.
- Explique pourquoi le forage profond de Kola est un bon exemple des limites de la technologie et de la science.
- La Terre est immense et c’est pourquoi il est très difficile d’avoir accès aux zones se trouvant sous son écorce. Explique comment la technologie nous a aidés à les « observer » malgré cette limite physique.
- Pourquoi la température théorique de l’intérieur de la Terre diffère-t-elle de la température réelle qui y a été mesurée?
- D’après toi, les activités de forage d’un trou dans la Terre et d’observation des roches à une profondeur de plus en plus grande constituent-elles une « expérience scientifique »? Justifie ta réponse.
- Les films comme Au cœur de la terre créent-ils des attentes irréalistes concernant les possibilités qu’offrent la science et les chercheurs? Explique ta réponse.
- Irais-tu voir un film portant sur le forage d’un trou qui s’est échelonné sur 24 ans? Justifie ta réponse.
- D’après toi, pourquoi la plupart des gens n’ont-ils jamais entendu parler de l’expérience ni du site de forage profond de Kola? Explique ta réponse.
- L’article peut servir pour l’enseignement et l’apprentissage des sciences de la Terre ainsi que des matériaux et processus terrestres se rapportant à l’intérieur du globe. Il introduit les concepts de trou de forage, de trépan et de lubrifiant.
- L’enseignant ou enseignante peut utiliser l’article et la vidéo pour présenter aux élèves toute une gamme de sujets, par exemple l’exploitation minière, l’exploration minérale et les couches de la Terre ou pour leur montrer les limites de la technologie et de la science ainsi que le lien entre ces deux domaines. Il peut également s’en servir pour amorcer une réflexion sur la nature de la science, par exemple la façon dont on fait progresser les connaissances scientifiques, l’évolution de notre compréhension de la science au fil du temps ou à la lumière de nouvelles connaissances et les moyens à notre disposition, autres que les « expériences » scientifiques, pour acquérir des connaissances en science.
- En regardant la vidéo, les élèves peuvent utiliser une stratégie d’apprentissage axée sur un visionnement approfondi pour se pencher sur les différents types d’information communiquée dans la vidéo. Il est possible de télécharger les fiches reproductibles prête à utiliser faisant appel à cette stratégie pour cet article en format [Google doc] et [.pdf].
Faire des liens
- Quel est le trou le plus profond que tu as creusé? Quel était ton objectif?
- T’es-tu déjà demandé ce qui se trouve sous l’écorce terrestre? Explique ta réponse.
- Es-tu déjà allé sous terre dans une mine ou un puits? Dans l’affirmative, décris cette expérience.
- As-tu déjà vu des roches qui avaient une forme arrondie ou ondulée? Dans l’affirmative, où se trouvaient-elles?
- Connais-tu des personnes qui travaillent dans le domaine de l’exploration ou de l’extraction de minéraux? Que font-elles?
Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement
- D’après toi, pourquoi dit-on dans la vidéo que le forage constitue une prouesse « scientifique et technologique », alors que le trou ne représente qu’environ 0,2 % de la distance entre la surface et le centre de la Terre? Explique ta réponse.
- En quoi la société bénéficie-t-elle de la recherche scientifique fondamentale comme le forage de ce trou sur une période de 25 ans? Explique ta réponse.
- Le film Au cœur de la terre montre l’intérieur de la Terre de l’écorce au noyau. Une expédition est organisée pour atteindre le noyau interne de la Terre afin d’activer notre champ magnétique. D’après toi, une telle aventure serait-elle possible dans l’avenir? Justifie ta réponse.
Explorer les concepts
- Pourquoi est-il possible que des roches à la surface de la Terre soient plus anciennes que des roches souterraines? Justifie ta réponse.
- Quelles modifications physiques et chimiques et changements d’état observons-nous en allant de l’écorce de la Terre vers son noyau?
- Explique pourquoi une roche solide peut se comporter comme du plastique.
- En utilisant des ressources en ligne, fais une recherche sur les technologies qui nous ont permis de mieux connaître l’intérieur de la Terre au cours des 100 dernières années.
Nature de la science et de la technologie
- Explique pourquoi le forage profond de Kola est un bon exemple des limites de la technologie et de la science.
- La Terre est immense et c’est pourquoi il est très difficile d’avoir accès aux zones se trouvant sous son écorce. Explique comment la technologie nous a aidés à les « observer » malgré cette limite physique.
- Pourquoi la température théorique de l’intérieur de la Terre diffère-t-elle de la température réelle qui y a été mesurée?
- D’après toi, les activités de forage d’un trou dans la Terre et d’observation des roches à une profondeur de plus en plus grande constituent-elles une « expérience scientifique »? Justifie ta réponse.
Littératie médiatique
- Les films comme Au cœur de la terre créent-ils des attentes irréalistes concernant les possibilités qu’offrent la science et les chercheurs? Explique ta réponse.
- Irais-tu voir un film portant sur le forage d’un trou qui s’est échelonné sur 24 ans? Justifie ta réponse.
- D’après toi, pourquoi la plupart des gens n’ont-ils jamais entendu parler de l’expérience ni du site de forage profond de Kola? Explique ta réponse.
Suggestions pour l'enseignement
- L’article peut servir pour l’enseignement et l’apprentissage des sciences de la Terre ainsi que des matériaux et processus terrestres se rapportant à l’intérieur du globe. Il introduit les concepts de trou de forage, de trépan et de lubrifiant.
- L’enseignant ou enseignante peut utiliser l’article et la vidéo pour présenter aux élèves toute une gamme de sujets, par exemple l’exploitation minière, l’exploration minérale et les couches de la Terre ou pour leur montrer les limites de la technologie et de la science ainsi que le lien entre ces deux domaines. Il peut également s’en servir pour amorcer une réflexion sur la nature de la science, par exemple la façon dont on fait progresser les connaissances scientifiques, l’évolution de notre compréhension de la science au fil du temps ou à la lumière de nouvelles connaissances et les moyens à notre disposition, autres que les « expériences » scientifiques, pour acquérir des connaissances en science.
- En regardant la vidéo, les élèves peuvent utiliser une stratégie d’apprentissage axée sur un visionnement approfondi pour se pencher sur les différents types d’information communiquée dans la vidéo. Il est possible de télécharger les fiches reproductibles prête à utiliser faisant appel à cette stratégie pour cet article en format [Google doc] et [.pdf].
En savoir plus
L'endroit le plus profond sur Terre (2016) Gentside – Article donnant plus d’information sur l’histoire du forage de Kola et les découvertes auxquelles il a mené avec vidéo (1 min 28 sec).
Références
Andrei, M. (2018, aout 21). What are the layers of the Earth? ZME Science.
Ault, A. (2015, février 19). Ask Smithsonian: What’s the deepest hole ever dug? The Smithsonian Institute.
McFadden, C. (2019, mars 29). The real journey to the center of the Earth: the Kola superdeep borehole. Interesting Engineering.
Ship Technology. (n.d.). Chikyu – Scientific drillship.