Le champ magnétique terrestre peut dire merci à la Lune

Le champ magnétique des planètes est produit par des mouvements de convection dans le noyau liquide. Mais d’où vient donc l’énergie nécessaire au maintien de ces mouvements ? Réponse : des forces de marée, aussi bien en ce qui concerne la Terre que certaines lunes du Système solaire.

Les scientifiques s’accordent à dire que la formation et le maintien des champs magnétiques résultent d’écoulements de fer dans le noyau liquide. Les discussions se compliquent quand il s’agit de déterminer ce qui permet à ces masses colossales de se mouvoir. Le modèle dominant se base sur le lent refroidissement des astres, qui entraîne une convection, qui crée à son tour de grands tourbillons de fer fondu parallèles à l’axe de rotation du corps céleste.

Or, les petites planètes et les lunes se refroidissent trop vite pour qu’un champ magnétique puisse encore s’y maintenir par convection, plusieurs milliards d’années après leur formation. Des chercheurs de l’Institut de recherche sur les phénomènes hors équilibre (IRPHE, CNRS, Aix-Marseille université, Centrale Marseille) et de l’université de Leeds (Royaume-Uni) ont donc présenté un modèle alternatif où ce sont les interactions gravitationnelles entre les astres qui agitent le noyau.

Transit Lune DSCOVR

Image extraite de la séquence de quatre heures du transit de la Lune devant la Terre enregistrée avec la caméra Epic du satellite DSCOVR, le 5 juillet 2016. (Source : NASA/NOAA)

Les marées, produites par ces interactions gravitationnelles, déforment en effet le noyau périodiquement et amplifient les mouvements ondulatoires naturellement présents dans le fer liquide en rotation. Ce phénomène finit par produire un écoulement complètement turbulent, dont la nature n’est pas encore bien comprise. Afin de l’étudier, les chercheurs ont utilisé un modèle numérique d’une petite parcelle d’un noyau planétaire, plutôt qu’une simulation du noyau dans son ensemble, qui serait bien trop gourmande en puissance de calcul.

Cette approche permet de caractériser finement les mouvements créés dans les régimes géophysiques extrêmes, tout en gardant les ingrédients physiques essentiels. Les chercheurs ont ainsi montré que la turbulence résulte d’une superposition d’un très grand nombre de mouvements ondulatoires qui échangent entre eux en permanence de l’énergie. Cet état particulier, appelé turbulence d’ondes, peut être vu comme un analogue en trois dimensions du mouvement de la surface de la mer, loin des côtes.

Ces travaux ouvrent la voie à de nouveaux modèles permettant de mieux comprendre et prédire les propriétés du champ magnétique des astres. Ce modèle de marées s’appliquerait à tous les corps en orbite, suffisamment déformés par les étoiles, planètes ou lunes voisines.

Source : Futura-Sciences

Vous pouvez consulter, sur le site d’Archipel des Sciences, les expositions « La machine terre » et « Initiation à l’astronomie« , ainsi que la page Astronomie/Physique.

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