L'anomalie de gravité expliquée par les mouvements dans le noyau

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 est expliquée par des mouvements dans le noyau liquide (La phase liquide est un état de la matière.). 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...) 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 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 constituée de molécules toutes identiques, la fusion s'effectue à température...) riche en fer. 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 (Les fluides sont des milieux parfaitement déformables. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles. Dans certaines conditions (températures...) ne pouvait être appréhendée qu'à travers des observations des variations du champ magnétique (En physique, le champ magnétique est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction, définie en tout point de l'espace, et...) terrestre. Or de la même façon que les grands courants océaniques se traduisent par des déplacements de masse (La masse est une propriété fondamentale de la matière qui se manifeste à la fois par l'inertie des corps et leur interaction gravitationnelle.), les mouvements dans le noyau liquide doivent également induire des redistributions de masse au sein du système Terre (La Terre, foyer de l'humanité, est surnommée la planète bleue. C'est la troisième planète du système solaire en partant du Soleil.), qui s'accompagneraient de variations temporelles du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de pesanteur (Depuis les expériences de Galilée, on observe que dans un lieu donné tous les corps libres chutent en subissant la même accélération verticale. Ce phénomène est appelé pesanteur et est dû à la gravitation....) 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 (que l'on peut aussi appeler oxyde de dihydrogène, hydroxyde d'hydrogène ou acide hydroxyque) est un composé chimique simple, mais avec des propriétés...) 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 pour représenter la variation du monde : l'Univers n'est jamais figé, les éléments qui le composent bougent, se...) décennale à subdécennale.

Mode de variabilité commun mis en évidence entre l'accélération (Dans la vie courante, on distingue trois événements que le physicien regroupe sous le seul concept d'accélération :) 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...), 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, 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 tectoniques, il y a 180...) 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...).

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...) 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. Plus précisément le terme est employé dans...) construits à partir des données CHAMP montrent que cette zone est associée à des mouvements importants à la surface (Il existe de nombreuses acceptions au mot surface, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, souvent abusivement confondu avec sa mesure - l'aire ou la superficie.) 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 (par rapport...) aucune explication satisfaisante ne peut encore être proposée et le modèle physique (La physique (du grec φυσικη) est étymologiquement la science de la nature. Son champ d'application actuel est néanmoins plus restreint : la physique décrit de façon à la fois...) 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. Le plaisir procuré explique la très grande...) des champs de potentiels terrestres, présentes et futures, pour la modélisation et la compréhension du coeur de notre planète (Selon la dernière définition de l'Union astronomique internationale (UAI), « une planète est un corps céleste (a) qui est en orbite autour du Soleil, (b) qui possède...).


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

Technosciences.net