L'élément-terre
L’élément-terre est, dans la pensée antique, l’un des quatre éléments dont tout serait fait, avec l’eau, l’air et le feu. La science moderne a montré que la « terre » n’a rien d’élémentaire : le sol et les roches sont des mélanges de dizaines d’éléments chimiques, eux-mêmes fabriqués au cœur des étoiles bien avant la naissance du Soleil. Raconter l’histoire de l’élément-terre, c’est donc passer de la philosophie grecque à l’astrophysique.
Les quatre éléments des Anciens
Au Ve siècle avant notre ère, le philosophe grec Empédocle propose que toutes choses résultent du mélange de quatre « racines » : la terre, l’eau, l’air et le feu. Aristote reprend cette idée et y ajoute un cinquième élément, l’éther, réservé selon lui aux corps célestes. Dans ce système, la terre est l’élément lourd et froid, qui tend naturellement vers le centre du monde. Cette conception a dominé la pensée occidentale pendant près de deux mille ans, jusqu’à la naissance de la chimie moderne avec Lavoisier, à la fin du XVIIIe siècle, puis la classification périodique de Mendeleïev en 1869.
De quoi la terre est-elle faite ?
La croûte terrestre, la mince couche rocheuse sur laquelle nous vivons, est surtout composée de minéraux oxygénés, appelés silicates. En masse, l’oxygène y représente près de la moitié du total et le silicium plus du quart. Viennent ensuite l’aluminium, le fer, le calcium, le sodium, le potassium et le magnésium. D’autres éléments, comme le manganèse, le titane ou le phosphore, sont présents en quantités beaucoup plus faibles.
Une partie de ces éléments se dissout dans les eaux qui circulent sous terre : c’est ce qui donne aux eaux minérales leur composition propre, qui dépend des roches traversées. Beaucoup d’entre eux, comme le calcium, le fer ou le magnésium, sont indispensables au fonctionnement du corps humain.
Des éléments nés dans les étoiles
Ces éléments ne se sont pas formés sur Terre. Les plus légers, l’hydrogène et l’hélium, sont apparus pour l’essentiel dans les premières minutes de l’Univers. Les autres ont été fabriqués plus tard, à l’intérieur des étoiles :
- au cœur des étoiles, la fusion nucléaire assemble des noyaux légers en noyaux plus lourds : carbone, oxygène, silicium, jusqu’au fer ;
- les éléments plus lourds que le fer se forment surtout par capture de neutrons, dans les étoiles géantes vieillissantes et lors d’événements violents comme les explosions d’étoiles (supernovae) ou les fusions d’étoiles à neutrons ;
- en fin de vie, les étoiles rejettent ces éléments dans l’espace, où ils enrichissent les nuages de gaz et de poussières.
De la poussière d’étoiles à la planète Terre
Il y a environ 4,6 milliards d’années, l’un de ces nuages enrichis s’est effondré sur lui-même pour former le Soleil et son cortège de planètes. Les grains de poussière se sont agglomérés en blocs de plus en plus gros, jusqu’à former la Terre. Les matériaux les plus denses, comme le fer et le nickel, ont migré vers le centre pour former le noyau, tandis que les silicates, plus légers, ont constitué le manteau et la croûte.
L’élément-terre des Anciens est ainsi l’héritage de plusieurs générations d’étoiles disparues : les atomes de nos roches, comme ceux de notre corps, ont été forgés dans des astres morts bien avant la naissance du système solaire.
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