Chaleur interne des planètes

Sources de chaleur interne d'une planète

Trois sources  provoquent l'échauffement d'une planète :

• La chaleur primitive d'un corps

La chaleur primitive correspond à l'énergie liée à la naissance même d'une planète. En effet, le système solaire est né il y a 4 milliards d'années par contraction d'un nuage de gaz et de poussière. Ce phénomène de contraction  génère de la chaleur. Le système solaire s'est formé dans un environnement très chaud avec un jeune Soleil qui brillait beaucoup plus fortement qu'actuellement. Les protoplanètes, bombardées de débris, ont vu leur température de surface grimper très rapidement au fil des impacts.

• Le réarrangement interne d'un corps

Cela correspond à la réorganisation des éléments lourds au sein d'une planète. Lorsque la température interne d'une planète croît suffisamment, les roches se mettent à fondre. Dans ces conditions, les matériaux les plus denses, les plus lourds (fer, nickel...) tombent vers le centre en dégageant de l'énergie alors que les éléments les plus légers montent à la surface. C'est le phénomène de différenciation. Toutes les planètes telluriques ont subi ce phénomène de différenciation (cas de la Terre, Mars, Vénus...)

•  La désintégration radioactive d'un corps

La troisième raison d'échauffement d'une planète, c'est la désintégration radioactive de ces éléments. Parmi tous les éléments rassemblés au sein d'une planète, certains sont instables. Au bout d'un certain laps de temps, ils se scindent en éléments plus simples en dégageant au passage de l'énergie donc de la chaleur. Par exemple, à la naissance de la Terre, elle contenait un stock important d'Aluminium 26 qui s'est désintégré très rapidement en produisant beaucoup de chaleur. En revanche, le Potassium 40 comme l'Uranium 236 et le Thorium 232 se désintègrent sur un période plus longue ce qui assurent encore actuellement l'activité volcanique de la Terre.  

Pour la Terre, parmi ces trois causes d'échauffement, c'est la production d'énergie radioactive qui domine.

Des perturbations extérieures jouent aussi un rôle dans les mécanismes d'échauffement des planètes. Par exemple, sur Io, ce sont les effets de marées gravitationnelles qui favorisent la production de chaleur. En effet, Jupiter exerce sur Io des forces et des perturbations très importantes qui sont renforcées également par les positions particulières des satellites Europe et Ganymède. Ces trois satellites sont en résonance c'est-à-dire que leurs périodes de révolution sont dans des rapports simples.
        
Le rayonnement solaire serait à l'origine des phénomènes de geysers observés par la sonde spatiale Voyager 2 sur Triton, satellite de Neptune. 

Les mécanismes d'évacuation de la chaleur

Avec tous ces mécanismes d'échauffement, une planète se comporte comme une "cocotte-minute" qui cherche à évacuer sa chaleur. En règle générale, plus une planète est grosse, plus elle a des difficultés à évacuer sa chaleur interne. En effet, celle-ci reste confinée dans ces profondeurs, ce qui engendrent une augmentation de la température. Cette surchauffe des planètes massives est un phénomène fondamental car elle explique pourquoi des planètes comme la Terre et Vénus ont une activité volcanique beaucoup plus développée, beaucoup plus durable que des petits corps célestes comme Mercure, la Lune...
Il existe deux grands  modes d'évacuation de la chaleur interne d'une planète :

• la conduction : la chaleur se transmet de proche en proche à travers une lithosphère rigide (croûte et manteau supérieur)            
•  la convection : transfert de la chaleur d'une zone chaude vers une zone froide accompagnant le déplacement des matériaux à faible viscosité par le biais de courants de convection. Les phénomènes de convection peuvent se subdiviser en deux catégories :

                                
En résumé, la chaleur disponible est proportionnelle au volume de la planète tandis que la perte de chaleur est proportionnelle à sa surface. Il en découle donc un déséquilibre : plus une planète est grosse, plus sa génération de chaleur l'emporte sur sa capacité de refroidissement.