Les mouvements du noyau liquide de la Terre
Publié par Michel le 07/11/2012 à 00:00
Source: CNES
Une équipe franco?allemande montre la signature des mouvements du noyau liquide de la Terre dans les données gravimétriques et magnétiques, obtenues grâce aux missions spatiales GRACE et CHAMP. C'est la première fois qu'une anomalie de gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) est expliquée par des mouvements dans le noyau liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.). Un nouveau moyen d'étudier la dynamo (Abréviation de dynamoélectrique, dynamo désigne une machine à courant continu fonctionnant en générateur électrique. Elle a été inventée en Belgique en 1869 par Zénobe...) terrestre se dessine. Une étude parue en ligne dans la revue PNAS du 11 octobre 2012.

L'enveloppe la plus externe du noyau terrestre est composée de métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux...) en fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance...) riche en fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la...). Les mouvements de ce métal conducteur sont à l'origine du champ magnétique terrestre (La Terre possède un champ magnétique produit par les déplacements de son noyau externe – composé essentiellement de fer et de nickel en fusion conducteurs – qui se comporte comme...). Jusqu'à présent, la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) du noyau fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles. Dans...) ne pouvait être appréhendée qu'à travers des observations des variations du champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par...) terrestre. Or de la même façon que les grands courants océaniques se traduisent par des déplacements de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la...), les mouvements dans le noyau liquide doivent également induire des redistributions de masse au sein du système Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...), qui s'accompagneraient de variations temporelles du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de pesanteur (Le champ de pesanteur (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous les corps matériels au voisinage de la Terre : on...) terrestre très faibles mais détectables. C'est le défi que viennent de lever les auteurs de l'article.

Depuis le lancement de la mission en 2002, les variations temporelles du champ de pesanteur sont mesurées tous les mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) à l'échelle globale. Même si elles sont dominées par l'effet des mouvements de masse associés au cycle de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) entre atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), océans, calottes polaires et hydrosphère (L'hydrosphère est, de façon générale, l'enveloppe externe d'une planète ou d'un satellite qui regroupe l'eau sous ses états liquide, solide ou gazeux.) continentale, ces observations, combinées avec les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) magnétiques, ouvrent de nouvelles possibilités pour l'étude des phénomènes du noyau aux échelles de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) décennale à subdécennale.



Mode de variabilité commun mis en évidence entre l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique...) magnétique et la pesanteur. Les courbes de gauche représentent la variabilité temporelle dimensionnée de chaque champ (en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), l'accélération magnétique et en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à...), la pesanteur), les cartes de droite représentent le motif spatial adimensionné associé.
© Mandea et al. PNAS 2012

A partir d'une analyse de huit ans de données du satellite (Satellite peut faire référence à :) pour le champ magnétique et des géoïdes GRACE construits par le CNES/GRGS pour le champ de pesanteur, ainsi que de sorties de modèles océanique et hydrologique, l'équipe de scientifiques a mis en évidence une variabilité commune aux échelles de temps inter-annuelles entre l'accélération du champ magnétique terrestre et la pesanteur dans une zone centrée sur l'Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et 20,3 % de la...), s'étendant de l'océan Atlantique (L'océan Atlantique est l'un des cinq océans de la Terre. Sa superficie de 106 000 000 km² en fait le deuxième par la taille derrière l'océan Pacifique. Il s'est formé par l'éloignement de plaques...) à l'océan Indien (L’océan Indien s'étend sur une surface de 75 000 000 km². Il est limité au nord par l'Inde, le Pakistan et l'Iran, à l'est par la Birmanie, la Thaïlande, la Malaisie, l'Indonésie et l'Australie, au sud...).

La région où ce signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes pour...) est détecté présente des caractéristiques très particulières:

une diminution extrêmement importante de l'intensité du champ magnétique du noyau est observée à cet endroit depuis plusieurs décennies, les modèles de flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun....) construits à partir des données CHAMP montrent que cette zone est associée à des mouvements importants à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu...) du noyau.L'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) de la variabilité commune détectée est cohérente avec des estimations théoriques antérieures, elle est donc compatible avec une origine liée au noyau. Des variations dans les couches superficielles du noyau pourraient être mises en jeu, mais à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début...) aucune explication satisfaisante ne peut encore être proposée et le modèle physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général...) complet rendant compte de ces observations reste à construire.

Néanmoins, ces résultats et leurs implications géodynamiques importantes soulignent le très grand intérêt des missions satellitaires d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés....) des champs de potentiels terrestres, présentes et futures, pour la modélisation et la compréhension du coeur de notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre...).


Référence:

Mioara Mandea, Isabelle Panet, Vincent Lesur, Olivier de Viron, Michel Diament, Jean-Louis Le Mouël, . Proceedings of the National Academy of Sciences (Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences) 8 octobre 2012
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