L’Académie des sciences lance sa première série de podcasts en partenariat avec Canal Académies. Au micro, Étienne Ghys, l’un de ses deux secrétaires perpétuels : « J’aime parler de science et donner la parole à ceux qui la font, en France ou ailleurs, mais aussi à ceux qui s’y intéressent, qui l’utilisent ou qui travaillent avec des scientifiques. Les thèmes seront choisis au gré de mes rencontres, de l’actualité, des questions que l’on me pose, des échanges et des conférences auxquelles j’assiste, de ce qui pique ma curiosité. » Cortex Média a retranscrit ces échanges, à lire ci-dessous.
Quand un volcan entre en éruption, est-ce de la lave ou du magma qui jaillit du cratère ? Quelle distinction faire entre les deux ? Si, dans le langage courant, le « magma » évoque souvent un mélange confus et informe – qu’il soit sonore ou intellectuel –, en géologie, il désigne au contraire une matière définie avec une grande précision.
Dans ce troisième épisode de la saison consacrée aux mots scientifiques, Étienne Ghys, secrétaire perpétuel de l’Académie des sciences, reçoit le géophysicien Claude Jaupart, membre de cette même Académie, pour explorer le terme « magma ».
Étienne Ghys : Je suis face à Claude Jaupart. Claude, tu es géophysicien, donc tu t’intéresses à la Terre en général, et en particulier à tout ce qui est à l’intérieur de la Terre et qui ne nous est pas accessible. Aujourd’hui, nous allons discuter d’un mot que tu vas choisir, un mot scientifique qui est souvent malmené dans le langage courant. Alors, quel est le mot que tu as choisi ?
Claude Jaupart : Magma.
Étienne Ghys : Alors, comme je suis mathématicien, je vais commencer par te dire ce que ce mot signifie en mathématiques. Un magma, c’est la structure algébrique la plus pauvre de toutes. Ce n’est rien du tout : un ensemble muni d’une opération interne. Si on a deux éléments, on en produit un troisième, rien de plus. Aucune propriété, une forme informe en quelque sorte. Est-ce que ça correspond un peu à l’idée que tu te fais du magma ?
Claude Jaupart : C’est ce qui est étonnant : le magma, en sciences de la Terre, a une définition extrêmement précise. Il désigne des liquides, on en parlera peut-être tout à l’heure. C’est donc très précis, on sait exactement dans quelles conditions on peut employer ce mot-là. D’ailleurs, parfois, il y a des confusions que l’on corrige. Et puis, dans le langage courant, un magma est devenu quelque chose de tout à fait différent, qui n’a rien à voir avec le mot géologique. C’est assez étonnant de voir que ces deux acceptions du mot coexistent, et qu’elles coexistent depuis très longtemps. C’est quelque chose qui m’étonne et je ne sais pas d’où cela vient.
Étienne Ghys : Quel est le premier sens ? Est-ce qu’on peut dire que c’est le langage courant qui a volé le sens scientifique, ou le contraire ?
Claude Jaupart : C’est un peu plus compliqué que ça. Ce mot, qui a une origine grecque puis latine, désignait le résidu solide d’un mélange. L’exemple le plus simple, c’est la lie qui s’accumule au fond d’une bouteille de vin. La lie, c’est donc du magma au sens étymologique du terme. Le géologue fait en réalité un contresens, parce que c’est le contraire : ce n’est pas le résidu solide d’un liquide compliqué, c’est au contraire le liquide qui s’extrait d’un solide. Donc, déjà, le géologue fait un contresens.
Étienne Ghys : Qui s’extrait d’un solide, ou un solide qui se liquéfie ?
Claude Jaupart : Le solide commence par se liquéfier. Mais, en géologie, on sait que les solides ne fondent jamais complètement, sauf dans des conditions extrêmement particulières. La fusion est partielle : on a donc un mélange d’un solide et d’un liquide, et ce liquide, c’est le magma.
Étienne Ghys : Ça veut dire que, dans le liquide, il y a des petits bouts de solide ?
Claude Jaupart : Parfois oui, parfois non. Mais le magma, en principe, c’est le liquide qui est extrait d’un solide. Il peut emporter avec lui quelques cristaux, et c’est là que la géologie est moins précise que les mathématiques. On peut considérer que cela reste du magma tant qu’il n’y a qu’un peu de cristaux dedans.
Étienne Ghys : Ce que tu appelles « solide » dans ton discours, ce sont des petits cristaux ?
Claude Jaupart : Des petits cristaux qui forment un ensemble cohérent et qui a des propriétés mécaniques bien définies à grande échelle.
Étienne Ghys : Et qui sont répartis un peu aléatoirement à l’intérieur du liquide.
Claude Jaupart : Et une fois que les minéraux et les cristaux sont fondus, ils disparaissent complètement. Parfois, tu peux avoir quelques petits résidus. C’est là que la géologie ne définit pas les choses de manière très précise : on ne va pas te dire qu’un magma reste appelé magma tant qu’il y a moins ou plus de 0,1 % de solide. Mais il peut rester quelques petits morceaux.
Étienne Ghys : C’est donc comme une soupe avec des grumeaux.
Claude Jaupart : C’est une soupe avec des grumeaux extrêmement petits et en petite quantité.
Étienne Ghys : Dans l’imaginaire collectif, le magma, c’est ce qui est dans les profondeurs de la Terre et qu’on voit parfois sortir par les volcans.
Claude Jaupart : Ce qui sort d’un volcan, ce n’est pas du magma, c’est de la lave. C’est là qu’on fait la différence. C’est important parce que le magma, le géologue ne le voit pas. Il peut le créer en laboratoire en faisant fondre une roche, mais le magma naturel, on ne le voit pas parce que, par définition, il reste en profondeur.
Pourquoi fait-on cette différence ? Parce que, lorsque l’on est sur le terrain, il y a une différence très nette entre une roche magmatique, qui a cristallisé en profondeur et donne un assemblage plus ou moins homogène, comme un granite par exemple, et une lave.
Étienne Ghys : Quand tu dis « roche », tu veux dire solide, essentiellement.
Claude Jaupart : Une roche est solide, par définition. De ce côté-là, le géologue est très précis.
Étienne Ghys : Quand on descend dans les profondeurs de la Terre, par exemple, il m’est arrivé, il y a quelques années maintenant, de descendre très profondément dans une mine de charbon. Je crois que j’étais descendu à 1 500 mètres de profondeur. C’est possible ?
Claude Jaupart : Tout à fait, oui.
Étienne Ghys : Et là, quand même, ce qui m’entourait, c’était du charbon solide.
Claude Jaupart : Oui.
Étienne Ghys : Pas encore du magma ?
Claude Jaupart : Ah non, bien sûr que non ! Le charbon est tout à fait solide et c’est une roche. Il est souvent interstitiel avec d’autres roches, il y a des filons de charbon. D’ailleurs, l’extraction du charbon est compliquée parce qu’il faut extraire les zones où il y a du charbon par rapport aux zones où il n’y en a pas. C’est là, d’ailleurs, qu’il y a souvent des accidents. Mais c’est bien une roche.
Étienne Ghys : Pour aller au magma, il faut aller plus profond.
Claude Jaupart : Il faut savoir que, sur Terre, il n’existe pas une profondeur qui marquerait partout l’apparition du magma. Le magma n’existe que dans des endroits extrêmement particuliers et il ne se forme que lorsqu’il y a certains mouvements internes de la planète.
Si je descends sous Paris, j’ai beau descendre à 40 ou 50 kilomètres, il n’y a pas de magma. Je peux descendre très profondément. Je finirai par atteindre du liquide lorsque j’aurai atteint le noyau terrestre, à plus de 3 000 kilomètres de profondeur, mais le noyau terrestre, c’est autre chose : ce n’est plus du magma.
La fusion dans la Terre se produit, dans la grande majorité des cas, de manière très différente de la fusion que l’on réalise couramment chez soi. Chez soi, pour former du liquide, on prend un solide et on chauffe. Dans la Terre, ce n’est pas comme ça : c’est en décomprimant qu’on fait du liquide.
Étienne Ghys : C’est de l’ordre de 5 kg par décimètre cube ?
Claude Jaupart : Ça, c’est plutôt la densité moyenne de la Terre. La densité des roches, en moyenne, est plutôt de 3.
Étienne Ghys : Donc la partie la plus lourde, c’est au centre.
Claude Jaupart : C’est ça. Le noyau est typiquement à une densité de 12, et c’est pour cela qu’en moyenne, la Terre est autour de 5. Cette moyenne, on la détermine notamment grâce au champ de pesanteur de la Terre. C’est comme cela qu’on a su que la Terre était différenciée, puisque sa densité moyenne était très différente de celle de ce que l’on pouvait observer à la surface. Il fallait forcément qu’à l’intérieur, il y ait quelque chose de beaucoup plus dense.
Étienne Ghys : Donc les roches ont une densité de l’ordre de 3 kg par litre ?
Claude Jaupart : Voilà, c’est ça.
Étienne Ghys : Et le magma, lui, a à peu près la même densité ?
Claude Jaupart : Ah non, le magma est plus léger. C’est d’ailleurs pour cela qu’il monte et qu’il s’extrait. Lorsque je fais fondre une roche, je vais avoir un mélange de solide et de liquide. Ce liquide interstitiel va s’extraire tout simplement par la poussée d’Archimède parce qu’il est plus léger.
Étienne Ghys : Et donc, il faut qu’il y ait un espace pour passer ?
Claude Jaupart : S’il est formé sur une épaisseur suffisamment importante, la différence de pression entre la colonne de liquide et la colonne de solide est telle que cela finit par fracturer les roches. C’est pour cela que les magmas se fraient leur chemin tout seuls. Ils arrivent à la surface parce qu’ils sont plus légers et qu’ils sont produits sur des volumes suffisamment importants pour qu’il y ait ces différences de pression.
Étienne Ghys : Et quand ils arrivent à la surface, c’est un volcan ?
Claude Jaupart : Cela crée des volcans lorsqu’ils arrivent à la surface, mais le magma se transforme alors en lave.
Étienne Ghys : Bien choisir les mots, c’est important en science, n’est-ce pas ?
Claude Jaupart : Mais oui. Si je suis géologue, que j’arrive sur le terrain et que je vois une roche, dire que c’est une roche magmatique ou que c’est une lave, c’est très différent. Une roche magmatique est une roche qui s’est formée en profondeur et qui est restée là jusqu’au moment où l’érosion l’a dégagée, alors que la lave a été mise en place en tant que liquide à la surface.
Étienne Ghys : Et donc la lave s’est imbibée de gaz, de gaz carbonique…
Claude Jaupart : Il y a deux choses qui différencient souvent la lave. D’abord, elle porte de petites bulles de gaz, puisqu’à faible pression, les gaz qui sont dissous dans les magmas finissent par former des bulles. Lorsque le magma sort à la surface, il porte donc de petites bulles de gaz.
Étienne Ghys : Comme la pierre ponce, non ?
Claude Jaupart : Exactement. La pierre ponce, c’est une lave qui s’est figée. Elle est pleine de vésicules, ce qu’on peut observer sur le terrain.
La deuxième chose, c’est que la lave, comme elle se met en place à température ambiante, refroidit extrêmement vite. Elle ne forme donc pas le même type de cristaux que ceux qui se forment en profondeur.
Étienne Ghys : Claude, tu m’as dit ce qu’était le magma pour le scientifique que tu es. Maintenant, allons-y : dis-moi où les utilisations du mot « magma » ne te semblent pas appropriées dans le langage courant.
Claude Jaupart : Dans le langage courant, le magma est utilisé pour décrire des mélanges hétérogènes, confus, diffus et, en général, peu ragoûtants. On parle, par exemple, d’un « magma d’idées » lorsqu’il y a des débats dont rien ne se dégage, ou de « magmas sonores » lorsqu’il y a des sons discordants qui sont mélangés. Pour le géologue, au contraire, le magma est quasiment l’entité la plus pure, parce que c’est le liquide qui a formé les plus belles roches. Entendre le mot « magma » utilisé pour décrire des ensembles peu recommandables, de façon assez péjorative, c’est donc choquant pour le géologue.
Étienne Ghys : Donc, c’est assez proche, finalement, du sens mathématique que je donnais : quelque chose de très peu structuré, qui a juste une loi interne. Et c’est assez proche d’autres mots comme « chaos ». On peut parler de chaos aussi en géologie : le chaos, ce sont aussi des roches disposées de manière totalement désordonnée.
Claude Jaupart : Le chaos, en général, correspond à certains types de formations à la surface. Lorsque des roches ont été mélangées par l’érosion, puis mélangées à du sable et qu’elles finissent par former une seule entité, on peut les retrouver des centaines de millions d’années plus tard sous la forme d’une seule roche. Cela peut être ce que l’on appelle une brèche. On y retrouve mélangées des particules qui n’ont rien à voir les unes avec les autres, qui ont des origines totalement différentes. L’ensemble est tellement hétérogène que cela n’a pas de sens d’essayer de déterminer chacune de ses parties. Alors qu’un magma, tu sais parfaitement d’où il vient, comment il a cristallisé et tu peux étudier son trajet.
Étienne Ghys : Il y a aussi d’autres mots, comme « tohu-bohu », qui évoquent ce mélange informe, mais ça, on ne l’emploie pas en géologie.
Claude Jaupart : Ah non, « tohu-bohu » n’est pas un terme géologique.
Étienne Ghys : Une musique ou un son qui serait un magma, est-ce qu’on peut le rapprocher de ce qu’on appelle le bruit blanc ?
Claude Jaupart : Ah non, parce que, dans le bruit blanc, on ne distingue pas les différentes composantes. Alors que quand on parle de magma, on sent bien qu’il y a différentes choses. C’est comme une soupe avec des grumeaux : tu sens qu’il y a des éléments différents, même s’ils sont un peu difficiles à caractériser.
Étienne Ghys : Un bruit blanc, c’est un son qui a toutes les fréquences en même temps.
Étienne Ghys : Quel conseil donnerais-tu à l’Académie française, qui régit notre langue, pour corriger le sens du mot « magma » ?
Claude Jaupart : Je ne suis pas sûr que je donnerais des recommandations. Je dirais simplement qu’il faut faire attention à ne pas laisser dériver des mots vers des sens trop péjoratifs, parce que c’est insultant pour la géologie.
Étienne Ghys : Donc, en quelque sorte, ton message, c’est que cet usage du mot est un peu insultant, un peu dégradant pour la géologie.
Claude Jaupart : C’est un peu dégradant, parce que, pour le géologue, le magma est quelque chose de quasi parfait. Il est bien homogénéisé, il joue un rôle essentiel dans la Terre. L’étude des magmas est essentielle pour la géologie. Voir ce mot utilisé pour désigner des ensembles aussi moches et aussi critiquables, ça désole le géologue.
Étienne Ghys : Donc, j’en conclus que les millions d’auditeurs qui vont nous écouter vont corriger cette erreur.
Claude Jaupart : Je ne suis pas sûr qu’ils nous écouteront, mais s’ils prennent conscience de leur erreur, c’est très bien.
Étienne Ghys : Quelle musique peut illustrer le magma ?
Claude Jaupart : J’avais pensé à un groupe qui s’appelle Magma. Pourquoi ils ont choisi ce mot, je ne sais pas. Mais c’est un groupe qui existe depuis très longtemps, avec des musiciens qui ont une technique absolument parfaite et qui ont créé un langage musical très particulier.
Étienne Ghys : Est-ce que tu dirais que cette musique de Magma est un peu désordonnée ou, au contraire, qu’elle est structurée, parfaite, comme le magma pour les géologues ?
Claude Jaupart : Non, elle est très structurée, au contraire. Jouer cette musique est d’ailleurs très compliqué pour les musiciens, d’après ce que je comprends, car je ne suis pas musicien. On retrouve cette ambiguïté autour du mot : dans certains cas, il évoque quelque chose de mélangé, presque horrible, et de l’autre quelque chose d’assez pur. On se retrouve à la croisée des chemins. C’est étonnant. Mais, en tout cas, c’est un groupe musical très intéressant.
Étienne Ghys : C’est peut-être un mot pour conclure : le géologue s’intéresse à des choses qui ne sont finalement pas très loin de nous. Elles sont à quelques kilomètres sous nos pieds, mais sont par essence inaccessibles. Est-ce que c’est un charme de la science ou, au contraire, un peu terrifiant d’étudier des objets qu’on ne verra jamais ?
Claude Jaupart : Pour moi, c’est ce qui rend les choses intéressantes. Certaines roches, je sais que je ne pourrai probablement jamais les voir. Mais si je peux deviner et étudier leurs propriétés et déterminer les conséquences qu’elles ont sans les voir, finalement, c’est ça, la beauté de la science : on n’est pas obligé de toucher et de voir pour comprendre.
Étienne Ghys : Est-ce que tu as lu, quand tu étais adolescent, Voyage au centre de la Terre, de Jules Verne ?
Claude Jaupart : Bien sûr ! C’est magnifique. C’est totalement faux au niveau scientifique.
Étienne Ghys : Ils sortent par un volcan et ils sont sur un rocher qui gicle du fond de la Terre.
Claude Jaupart : Le fait qu’ils puissent se promener dans des galeries qui vont quasiment jusqu’au centre de la Terre est impossible : la pression ne le permet pas. Mais c’est magnifique. Jules Verne, pour moi, ça a été toute ma jeunesse et c’est aussi, je crois, l’une des raisons pour lesquelles je suis devenu scientifique.
Étienne Ghys : On va retenir que le magma est l’un des produits les plus purs qui puissent exister.
Claude Jaupart : Voilà !
