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La Terre en papier de Nadia : d'où vient vraiment le magma des volcans
Nadia pense que le magma monte depuis le noyau de la Terre, jusqu'à ce qu'une maquette à l'échelle des couches lui montre que la croûte est plus fine qu'un trait de crayon et que le manteau est composé de roche solide. Grâce à une expérience avec de la glace et du sel et un panache d'eau chaude, Tomas et elle découvrent où le magma se forme réellement et pourquoi il s'élève.
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La classe de sixième de Nadia construisait une Terre géante en papier, découpée en deux pour que chacun puisse voir les couches à l'intérieur. Sa mission, avec son ami Tomas, était d'expliquer d'où les volcans tirent leur magma. Nadia attrapa un feutre rouge et dessina un tube épais partant du centre brûlant pour monter tout droit jusqu'à une montagne à la surface. « Le magma vient du noyau brûlant », annonça-t-elle. Tomas pencha la tête et demanda quelle longueur ce tube aurait dans la réalité.
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Nadia mesura une ficelle tendue du centre du cercle en papier jusqu'à son bord : trente-deux centimètres. Le véritable rayon de la Terre est d'environ six mille quatre cents kilomètres. « Donc chaque centimètre sur notre papier représente deux cents kilomètres », dit-elle en calculant de tête. Cela donnait un manteau d'environ quatorze centimètres et demi d'épaisseur sur leur cercle. Le noyau externe liquide mesurait environ onze centimètres, et le noyau interne solide environ six.
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Ensuite, Nadia calcula la taille de la croûte. Sous les continents, elle fait environ trente-cinq kilomètres d'épaisseur, ce qui se réduisait à moins de deux millimètres sur leur cercle. Son tube rouge allait devoir traverser tout le manteau, soit près de trois mille kilomètres de roche solide qui ne se déplace que de quelques centimètres par an. Tomas apporta le globe en mousse de la classe, où des épingles rouges indiquaient les volcans du monde. La plupart des épingles étaient alignées le long des fissures peintes entre les plaques tectoniques.
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Nadia barra son tube. Si le magma se forme près du bord des plaques, quelque chose à cet endroit doit aider la roche solide à fondre. Elle se souvint que là où une plaque glisse sous une autre, la plaque qui s'enfonce emporte de l'eau de mer avec elle. L'eau pourrait-elle aider la roche brûlante à fondre plus facilement ? Comme il était impossible d'apporter de la vraie roche du manteau en classe, elle prépara une expérience de remplacement avec deux glaçons du même bac et une cuillerée de sel.
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Nadia posa un glaçon sur chacune de deux soucoupes et ne mit du sel que sur celui de gauche. Le glaçon représentait la roche du manteau et le sel représentait l'eau entraînée par la plaque qui s'enfonce. Au bout de dix minutes, le glaçon salé baignait dans une large flaque, tandis que l'autre n'avait qu'une fine pellicule d'eau. « Le sel a abaissé le point de fusion de la glace », expliqua Tomas. « L'eau pourrait abaisser le point de fusion de la roche brûlante de la même façon. »
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Ensuite, ils devaient comprendre pourquoi le magma monte à travers des kilomètres de roche. Tomas remplit un grand bocal en verre avec de l'eau à température ambiante. Nadia remplit une petite bouteille avec de l'eau froide du réfrigérateur, ajouta du colorant alimentaire rouge et descendit la bouteille ouverte au fond du bocal. L'eau rouge s'écoula et s'étala au fond du bocal comme une flaque. « L'eau froide est plus dense, donc elle reste au fond », dit Nadia en fronçant les sourcils.
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Nadia rinça la petite bouteille et la remplit à nouveau avec de l'eau chaude du robinet et deux gouttes de colorant rouge. Cette fois, un panache rouge s'éleva de la bouteille en tourbillonnant et s'étala à la surface du bocal. L'eau chaude prend un peu plus de place que la même quantité d'eau froide : elle est donc moins dense et flotte vers le haut. Le magma s'élève d'une façon similaire, car la roche fondue est moins dense que la roche solide qui l'entoure.
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La croûte était trop fine pour y peindre des détails ; ils découpèrent donc un long panneau de papier pour montrer un gros plan des deux cents premiers kilomètres seulement. Nadia y peignit une plaque océanique qui glissait sous un continent avec une pente douce. À environ cent kilomètres de profondeur, juste au-dessus de la plaque qui s'enfonce, elle appliqua une touche de peinture rouge pour représenter une poche de nouveau magma. Tomas peignit une fissure partant de là pour monter vers une chambre magmatique située sous une montagne en forme de cône.
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Nadia construisit la montagne par couches successives, car les volcans situés près des plaques qui s'enfoncent grandissent au fil de nombreuses éruptions. Elle empila de fines couches d'argile grise pour la cendre et des bandes d'argile rouge pour la lave, les unes sur les autres, afin de former un cône escarpé. À l'autre extrémité du panneau, Tomas ajouta un deuxième endroit où les volcans se forment : là où deux plaques océaniques s'écartent. À cet endroit, la roche du manteau qui remonte fond parce que la pression qui l'écrase diminue.
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Le jour de la présentation, les camarades de classe se rassemblèrent autour de la Terre en papier et du long panneau en gros plan. L'un d'eux posa un crayon à côté de la croûte et se mit à rire, car le crayon était plus large. Tomas plongea à nouveau la bouteille d'eau chaude rouge dans le bocal. Nadia montra du doigt le panache rouge montant vers la poche de magma rouge sur le panneau, et toute la classe se pencha en avant pendant que la couleur grimpait vers le haut.
