DS7 correction. Les dates et certains noms de scientifiques n'étaient pas à mémoriser mais l'ordre chronologique des découvertes était à connaître.

Transcription

1 DS7 correction Ceci est une proposition de correction relativement complète. Bien entendu, il était impossible de réaliser la synthèse ci-dessous dans la temps imparti et CE N ETAIT PAS CE QUI ETAIT ATTENDU par le correcteur. Seuls 4 exemples étaient exigés, ainsi que 2 schémas. Le tout devait être intégré à une synthèse pertinente aux éléments scientifiques complets. Les dates et certains noms de scientifiques n'étaient pas à mémoriser mais l'ordre chronologique des découvertes était à connaître. Les schémas ont un but explicatif, utiliser des couleurs paraît dès lors indispensable afin d'en facilite la compréhension. Barème : voir barème du BAC distribué en AP Une théorie scientifique est une hypothèse permettant d expliquer un ensemble de faits (admis par la majorité). Elle peut être décrite par un ou plusieurs modèles scientifiques. Un modèle est une représentation simplifiée de la réalité ; il permet de prédire l évolution de phénomènes et peut être modifié. Les théories et leurs modèles évoluent au cours du temps sous l'impulsion de plusieurs facteurs, et notamment l'apport de nouvelles connaissances grâce aux progrès techniques. Comment l'apport de nouvelles technologies peut-il venir infirmer ou confirmer une théorie? Nous étudierons cette question à la lumière de la théorie émise par Wegener, météorologue et astronome allemand, au début du XX ème siècle : la dérive des continents. Elle explique l'organisation de la surface terrestre avec ses océans et ses continents en s'appuyant sur la mobilité de ces derniers. A cette époque, l'idée acceptée par la majorité était la théorie fixiste. Elle supposait que les océans et les continents ne bougeaient pas les uns par rapport aux autres (mouvements horizontaux). La dérive des continents a été très vite abandonnée dans les années 1930 face au scepticisme des contemporains de Wegener, puis, reprise en partie dans la théorie de la tectonique des plaques en Nous citerons dans chaque partie un ou plusieurs argument(s) apporté(s) par de nouvelles technologies. Le choix est fait de suivre un ordre chronologique. 1

2 I- La controverse de la théorie de Wegener par l'apport des études sismiques Pour que des mouvements horizontaux soient possible Wegener imaginait un modèle de la Terre avec un SIAL solide, correspondant aux continents, flottant sur un SIMA fluide (voire liquide). Le SIMA serait soumis à diverses forces motrices de la dérive des continents. Schématisation de la trajectoire des ondes S à l intérieur du globe A la fin du 19ème siècle, un important réseau de sismographes est installé dans le monde. Sur les sismogrammes obtenus on peut voir des ondes P, qui se propagent dans tous les milieux, et des ondes S, qui ne se propagent pas dans les milieux liquides. On constate que les ondes S se propagent en profondeur dans le l écorce terrestre correspondant au SIMA. SIMA ne peut pas être fluide ou liquide car la Terre est solide en profondeur sur une distance de plusieurs milliers de kilomètres. Si le SIMA est solide, alors il ne peut pas entrainer les continents, car les forces physiques invoquées sont trop faibles : le moteur proposé par Wegener est trop faible. A l'époque, et sur la base des données sismiques, l idée de mobilité horizontale des continents a donc été rejetée par l ensemble de la communauté scientifique. Nous allons voir maintenant que d'autres données obtenues grâce aux progrès technologiques ont pu permettre au contraire de faire progresser les connaissances. II- La proposition d'une nouvelle hypothèse grâce à l'apport des données océanographiques A- La découverte des dorsales Durant la guerre de de nombreux progrès technologiques ont été réalisés afin de détecter les sous-marins et de cartographier les fonds océaniques. Le sondeur multi-faisceaux bathymétrique permettant de mesurer la profondeur en est un exemple. Dans les années 60, les chercheurs avaient à disposition la carte mondiale des reliefs océaniques ainsi que celle des flux géothermiques. Or ces cartes sont superposables, c'est à dire que l'on note un fort flux géothermique au niveau des reliefs sous-marins. Le géologue Hess émet alors l'hypothèse de l'expansion océanique. Le plancher océanique s'accrète au niveau de la dorsale et s'en écarte de part et d'autre comme un "double tapis roulant" poussé par le nouveau matériel qui se forme. Les mouvements de convection dans le manteau ductile (solide mais déformable comme de la pâte à modeler) serait le moteur de ce processus. Schéma : s inspirer du 4p97 2

3 Ainsi les nouvelles technologies mises en place durant la guerre ont permis l'émergence d'une nouvelle hypothèse donnant sens à théorie de Wegener : le moteur de la dérive des continents seraient l'expansion océanique. B- Les anomalies magnétiques Dans les années 50, les campagnes océanographiques ont permis d'établir une carte des anomalies magnétiques (Mason et Raff). Schéma des anomalies magnétiques observées de part et d autre de la dorsales S u r c e s c h é m a, o n r e m a r q u e l alternance symétrique de bandes d anomalies positives et négatives de part et d'autre de la dorsale. On parle de profil «en peau de zèbre». Ces anomalies ont été interprétées au début des années 60 (Vine, Matthews et Morley). La Terre possède un champ magnétique qui varie au cours du temps. Il est enregistré dans les basaltes lors de leur accrétion au niveau de la dorsale grâce aux minéraux ferromagnesiens qu'il contient. On a donc ainsi accès aux champs magnétiques passés de l'époque de la formation des basaltes. L'interprétation faite est synthétisée dans le schéma ci-dessous. Schéma : s inspirer du 5p101 Les anomalies magnétiques viennent donc renforcer l hypothèse de Hess. De nouvelles techniques et de nouvelles constations vont permettre de poser une nouvelle théorie qui reprend certains des arguments de Wegener : la tectonique des plaques. III- La proposition d'une nouvelle théorie intégrant des données passées : la tectonique des plaques À partir de la cartographie des failles transformantes, des anomalies magnétiques et des zones à forte activité sismique, Xavier Le Pichon subdivise la lithosphère en 6 grandes plaques rigides appelées "plaques lithosphèriques" (1968). C'est le modèle de la tectonique des plaques. Les plaques lithosphèriques sont en mouvement les unes par rapport aux autres : divergence (dorsale), convergence (zone de subduction), décrochement (failles transformantes). Les failles transformantes permettent une accommodation des différences de vitesses des dorsales. 3

4 Ce modèle prévoit le mouvement des plaques dans une certaine direction et à une vitesse donnée. Les données apportées par les avancées technologiques ont elles permis de renforcer le modèle? A- Les sédiments au contact avec le basaltes, 1968, JOIDES Un programme de forage sous-marins a été entrepris en Sur la carte des sédiments des fonds marins, on remarque que plus on s'éloigne de la dorsale, plus l'âge des sédiments au contact avec le basalte augmente ; et ce, de façon symétrique de part et d'autre de la dorsale. L'interprétation est synthétisée dans le schéma suivant. Schématisation de la sédimentation sur le plancher océanique au cours du temps. Lorsque l'on effectue le calcul de la vitesse d'expansion de la dorsale medio-atlantique à partir de l'âge des sédiments on trouve une valeur correspondant à la valeur prévue par le modèle. 4

5 B- Les points chauds, 1971, Morgan En 1971, Morgan se propose d'interpréter les alignements volcaniques dus aux points chauds. Il explique ainsi que le point chaud est fixe dans le manteau alors que la plaque lithosphèrique à son aplomb est mobile. Ainsi, le volcan actif se situe sous le point chaud. Les anciens volcans, aujourd'hui éteints, se situaient au niveau du point chaud lors de leur formation. En connaissant leur âge, on retrouve le mouvement de la plaque. Le schéma ci dessous en est un exemple. Schématisation de la création d un alignement volcanique du à un point chaud Lorsque l'on effectue le calcul de vitesse de déplacement de la plaque portant la chaîne volcanique Hawai-Empreur, on trouve une valeur correspondant à la valeur prévue par le modèle. 5

6 C- Les données GPS, années 70 Principe du GPS (hors sujet => perte de temps) : Un récepteur situé à la surface de la terre reçoit simultanément les signaux codés en provenance de plusieurs satellites situés à des distances différentes du lieu d'observation. Le décodage de ces signaux permet d'évaluer ces distances et d'en déduire la position du récepteur dans un référentiel géodésique connu grâce à la relation v = d/t puisque l onde porteuse émise par un satellite GPS se propage dans toutes les directions à la vitesse même vitesse v = km.s -1. Il faut au minimum 3 satellites pour avoir une localisation en 2 dimensions à la surface de la Terre et 4 satellites pour accéder à l altitude. Les données GPS corrèlent avec ce qui est prévu par le modèle de la tectonique des plaques. On note par exemple que les plaques Eurasienne et Amérique du Nord s'écartent l'une de l'autre à une vitesse d'environ 2cm/an selon une direction estouest. Ces 3 avancées ont permis d'établir l'efficacité prédictive du modèle. La naissance d'idées pourtant prometteuses peut être difficile. C'est le cas de la dérive des continents. Le principal obstacle pour Wegener était l'absence de moteur suffisamment puissant pour entraîner le mouvement des continents. Les avancées technologiques ont permis de poser l'hypothèse de l'expansion océanique avec la convection profonde et de donner ainsi un moteur à la dérive. Cette hypothèse a été renforcée par les données paléo-magnétiques. Les arguments de bases de la dérive des continents ont ensuite été repris dans la tectonique des plaques. Le modèle de cette dernière théorie a une valeur prédictive dont l'efficacité a été mise en évidence grâce à notamment : l'âge des sédiments océaniques au contact avec le basalte, la disposition des volcans issus d'un point chaud et aux données GPS. Limites des techniques disponibles au moment de l élaboration du modèle ayant pour conséquence un manque de données Mais le manque de moyens techniques n'est pas le seul obstacle à franchir lors de l'élaboration d'une nouvelle théorie. Le manque d ouverture d esprit du à la difficulté de remettre en question des théories pré-établies et acceptées par la majorité comme pour Darwin et sa théorie de l'évolution en est un exemple. 6