Nous n'avons aucune information directe sur la température à la base du manteau. Pas de mesures de temperature évidemment et pas d'échantillons non plus; il faut donc reposer sur des données indirectes.
Les études de propagation des ondes sismiques à l'intérieur du globe montrent que le manteau est totalement solide ; il doit donc régner des températures qui permettent aux roches mantelliques soumises à des pressions de l'ordre de 130 GigaPascal de ne pas fondre.... Dans ces conditions, ces températures doivent être
inférieures à 4 000 °C.
Les études sismiques montrent également que le noyau externe, lui, est liquide et dans les conditions de pression auxquels il est soumis, sa température doit être supérieure à 3 800°C.
Même si on connait les vitesses sismiques du manteau profond, on ne connait pas assez précisément les propriétés des matériaux du manteau en fonction de la pression et de la température, et on a des doutes sur leur nature exacte, si bien qu'il est difficile d'en déduire des températures.
Les scientifiques sont relativement certains des températures en deux points : à 670 km de profondeur (1600°C), et à 5150 km de profondeur (limite noyau-graine) (5 000°K = 4 700°C). Entre ces deux points d'ancrage du géotherme terrestre, il ne peut s'agir que d'estimations.
Une première estimation de gradient à partir des points d'ancrage peut être réalisée. D'après les points d'ancrage, il y a une différence
de température de (4 700 - 1 600) soit 3100°C entre 670 et 5 150 km de profondeur, soit environ 0,7°C par km.
La base de l'estimation est la suivante : tellement de chaleur traverse le noyau externe et le manteau inférieur que l'évacuation de la chaleur par conduction ne suffit plus. Des mouvements de matière se mettent en place pour faciliter ce transfert. Ces enveloppes sont tous les deux en régime dit convectif. (Ceci est indiqué par un nombre de Rayleigh élévé).
Or, les physiciens démontrent que, dans un fluide convectif, les variations de températures ne sont dues qu'à la compression des corps (réchauffement lié à la compression). On parle dans ce cas de gradient de température de type adiabatique. Et un gradient adiabatique, on peut le calculer "facilement".
Dans le cas de roches du manteau, on estime le gradient adiabatique à 0,3 °C par km. Dans le cas du noyau, il est de l'ordre de 0,55°C par km.
Si on se base sur ces estimations, on peut donc extrapoler la température en tout point du manteau,à partir des points d'ancrage. En remontant depuis 5 150 km (5000°K = 4 700°C) dans le noyau liquide, et en descendant depuis 670 km (1 600°C) dans le manteau, on peut alors estimer la température à la limite manteau-noyau (2 900 km).
On arrive ainsi aux valeurs suivants :
Ainsi, le gradient de 0,7°C/km est trop éloigné d'un gradient adiabatique caractéristique de fluides convectifs. Car si on prend ce gradient adiabatique, on arrive à une température de 3 100°C à 2 900 km de profondeur, soit plus de 900 °C de différence côté manteau et plus de 300°C de différence côté noyau.
Quoi qu'on fasse, il faut donc affecter plus de 1 200 °C à des sauts de température. Envisager des "sauts" de température dans certaines parties du géotherme est une nécessité...
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