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asteroid 243 Ida
Alors que d’un côté certains éléments extraits de la Terre deviennent de plus en plus rares, et que de l’autre on a des astéroïdes qui sont plein d’éléments rares, il est logique désormais qu’on en arrive à des projets de minage des astéroïdes, y compris par des sociétés du secteur privée (Planetary Ressources, DSI…).

Mais une question peut être posée : pourquoi les astéroïdes sont remplis d’or ?

Déjà, les astéroïdes contiennent de l’or et d’autres éléments. Ils ne sont pas fait uniquement de ça. Mais pour savoir pourquoi il y en a plus que sur Terre, il faut commencer par le début : d’où vient l’or ?

La formation de l’or dans l’univers

Déjà il faut savoir un truc : dans l’univers, 92% des atomes sont de l’hydrogène. La majorité des 8% d’atomes qui restent sont de l’hélium.
Tous les éléments autres que ces deux là sont seulement là à l’état de traces.

Si on a des planètes entières formées de ces éléments, c’est que les planètes représentent une masse ridicule, même face à une étoile de taille moyenne : les 4 planètes telluriques réunies représentent ~0,000007% de la masse du Soleil.
On peut donc considérer que toute la masse des planètes rocheuses ne représente qu’une trace dans le système solaire.

Parmi les éléments autres que l’hydrogène et l’hélium, on distingue deux catégories : les éléments légers (avant le fer dans le tableau périodique) et les éléments lourds (après le fer dans le tableau périodique).

Les éléments légers sont produits dans les étoiles, par fusion nucléaire (c’est le cas de l’oxygène, de l’argon, du carbone, du calcium…) et les éléments plus lourds sont produits lors des supernovas, l’explosion des étoiles massives (le cas du cuivre, or, uranium, platine, tungstène…).

C’est donc des supernova que provient le métal qui nous intéresse : l’or.

La présence d’or sur Terre

Après une supernova et la mort d’une étoile géante, tous les éléments se retrouvent diffusées dans l’espace. La matière (toujours majoritairement de l’hydrogène), sous l’effet de la gravité va de nouveau se condenser et une nouvelle génération d’étoiles va se former, avec autour d’elles une série de planètes composées des éléments plus lourds qui n’ont pas eu le temps de tomber dans la nouvelle étoile.

La majorité de l’or sur Terre provient de là… Mais pas celui de vos bijoux !

Notre planète, juste après sa formation, était une boule de magma liquide : les éléments ont peu à peu décantés, et les éléments les plus lourds se sont retrouvés au centre et les plus légers sont restés en surface : on appelle ça la différenciation planétaire.
Parmi les constituants du noyau terrestre, on trouve donc du fer et du nickel, mais aussi de l’or, du platine, du rhodium, du tungstène… La croûte terrestre est composée majoritairement de silicium, d’oxygène, d’aluminium, de titane.

Il y a beaucoup d’or sur Terre : c’est juste qu’elle se trouve dans le noyau.

Alors d’où vient l’or des filons et des mines ?
Il vient en fait des astéroïdes. En effet, ces derniers, bien moins massifs et beaucoup moins chaud, n’ont pas eu de différenciation : tous les éléments chimiques y sont donc plus ou moins mélangés.

Quand un astéroïde frappe la Terre, ses constituants se déposent à la surface de la planète. Il suffit qu’un astéroïde soit tombé assez récemment pour que son contenu soit encore directement accessible à la surface. La matière des météorites tombés plus anciennement remonte quant-à-elle à la surface grâce au volcanisme.

Quand on exploite une mine d’or (ou de n’importe quel métal lourd et particulièrement ceux qui sont inertes chimiquement), on exploite généralement soit les abords d’un ancien site météoritique, soit une région anciennement volcanique. C’est ça qui fait que le minerai est présent sous la forme de filons et non pas de façon uniforme partout sur Terre.

L’or dans les astéroïdes

Je l’ai dit un peu plus haut : les astéroïdes, comme toutes les planètes rocheuses sont formés des restes d’éléments lourds et solides présents sur place lors de la formation du système solaire. L’or n’y est pas plus abondant que sur Terre : l’or y est plus abondant que dans la croûte terrestre seulement. De plus, l’or s’y trouve aussi bien à la surface qu’à l’intérieur, à cause de la différenciation qui n’a pas eu lieu.

C’est parce qu’elle se trouve à la surface qu’il est beaucoup plus rentable et pratique d’aller la chercher là-bas ! En effet, envoyer une sonde spatiale sur un astéroïde, on sait le faire et c’est seulement un problème de coût. Par contre, creuser un trou jusqu’au centre de la Terre, on ne sait pas faire et ce n’est pas possible techniquement (il faut traverser le manteau rocheux à 5000 °C puis creuser dans un noyau métallique, le tout sous des pressions et des contraintes inimaginables).

Voilà pourquoi on parle (souvent de façon hyperbolique quand même) d’astéroïdes « remplis d’or » : l’or y est simplement plus accessible que sur Terre et pas forcément en quantité plus importantes.

Pour aller plus loin, sachez que tous les trésors ou ressources minières qu’il est envisagé de miner ne sont pas d’or ou d’argent : certaines comètes sont remplies de glace d’eau. Or l’eau, si on l’électrolyse, on se retrouve avec de l’hydrogène et de l’oxygène, qui n’est autre que du carburant pour fusée. Il est dès lors possible de faire des « stations essence » pour les expéditions spatiales : ce serait beaucoup plus rentable là aussi que de prendre le carburant sur Terre (qui y est plus abondant, mais qui pèse lourd au décollage).

Sans oublier non plus l’énergie solaire : sur Terre, une bonne partie du flux lumineux reçu du Soleil est directement réfléchie dans l’espace et une autre partie est diffusée ou absorbée par l’atmosphère. L’espace est encore plus propice à l’exploitation de l’énergie solaire qu’elle ne l’est sur Terre : ce n’est pas pour rien que la station spatiale internationale (ISS), le télescope spatial Hubble ou diverses autres sondes ou satellites sont alimentées par des l’énergie solaire.

Enfin, d’autres éléments chimiques sont simplement absents de la croûte terrestre car ils se sont envolés dans l’espace inter-planétaire. C’est le cas de l’hélium-3. À cause du volcanisme et de la modification des roches continentales, tout l’hélium-3 que la Terre avait n’est plus là aujourd’hui. La Lune en revanche possède d’importantes ressources d’hélium-3, piégée dans la roche depuis des milliards d’années. Cet hélium est un possible combustible nucléaire pour des centrales à fusion, qui sont beaucoup plus propres que les centrales actuelles. L’hélium-3 et la Lune sont à la base de l’intrigue du film « Moon ».

Image d’en-tête : Nasa.

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Thibaud a dit :

Bonjour, toujours des sujets plus intéressants les uns que les autres. Très bien expliqués. Merci vraiment pour ce blog.
Concernant ce dernier sujet, quand tu dis que l'or présent au moment de la formation de la terre s'est retrouvée au niveau du noyau par "décantation", parles-tu du noyau interne solide ou externe liquide ?
D'autre part, si l'or se trouve dans le noyau externe fluide, ne remonterait-il pas à la surface par le biais du volcanisme ? L'or d'un ancien site volcanique pourrait donc être le "notre".
Au contraire, si l'or est intégré au noyau solide de la terre, est-il possible qu'il se "mélange" au noyau liquide et remonte à la surface par le même mécanisme de volcanisme.
Enfin, le noyau de la terre, qu'il soit interne ou externe est dit constitué en majorité de fer (80%) et de nickel, connais-tu la proportion d'or ?
Merci

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Le Hollandais Volant a dit :

@Thibaud : L’or étant l’un des éléments les plus denses du tableau périodique (19,3 g/cm³, contre seulement 11 g/cm³ pour le plomb), il doit être tout au centre, avec l’uranium, le tungstène, l’osmium…

Il semble y avoir des phénomènes de convection dans le noyau, mais je ne sais pas s’ils sont suffisants pour permettre de remuer le centre du noyau et les faire remonter à la surface jusqu’à la croûte. C’est comme avoir du mercure liquide dans un verre d’eau et d’huile : l’ensemble s’organise sous forme de couches de densité croissante. Faire bouillir l’ensemble peut engendrer une convection, mais ça sera surtout une convection par couche plutôt qu’une seule convection pour toutes les couches.

Concernant la quantité totale d’or et de métaux lourds, je ne sais pas.
Wiki (US) donne cette indication :

Because the inner core is denser (12.8 ~ 13.1)g⁄cm³ than pure iron or nickel at Earth's inner core pressures, the inner core must contain a great amount of heavy elements with only a small amount of light elements, mainly Si with traces of O. Based on such density a study calculated that the core contains enough gold, platinum and other siderophile elements that if extracted and poured onto the Earth's surface it would cover the entire Earth with a coating 0.45 m

Les calculs montrent que l’ensemble de ces métaux lourds formeraient une couche de 45 cm à la surface de la Terre.

Si on fait un cube avec tout ce métal, ça ferait un cube de 61 km de côté (à comparer à la quantité totale d’or présente dans la croûte terrestre qui ne représente qu’un cube de 0,02 km de côté).


(Et merci pour les encouragements :) !)


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