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Cette actualité a été publiée le 30/12/2010 à 21h37 par Tanka.


MESURER LE CHAMP MAGNÉTIQUE DU NOYAU TERRESTRE... AVEC DES QUASARS

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Mesurer le champ magnétique du noyau terrestre... avec des quasars

En utilisant les quasars, un géophysicien américain pense avoir réussi la première mesure du champ magnétique moyen régnant dans la partie liquide du noyau de la Terre. Son intensité renseigne sur les sources d'énergies qui soutiennent la géodynamo depuis des milliards d'années.

L'origine du champ magnétique de la Terre intrigue les scientifiques depuis des siècles. Les premières réflexions scientifiques sérieuses à son sujet datent des travaux de William Gilbert et Carl Friedrich Gauss.

Ce n'est cependant que vers le milieu du XXe siècle que l'on a commencé à bien comprendre ce qui se passait à travers les calculs théoriques de Walter Elsasser, Eugene Parker, Stanislaw Braginsky et Sir Edward « Teddy » Crisp Bullard. La théorie de la dynamo autoentretenue, construite par ces pionniers, est aujourd'hui largement acceptée. Elle a été testée en laboratoire avec l'expérience VKS qui reproduit bien les inversions du champ magnétique de la Terre, découvertes par Brunhes.

Une des grandes questions est celle des sources d'énergies dans le noyau de la Terre qui entretiennent le champ magnétique. En effet, la géodynamo fait intervenir des mouvements convectifs turbulents dans la partie liquide du noyau au-dessus de la graine solide.

La rotation de la Terre intervient aussi, comme il était évident du temps de Gilbert lui-même puisque le champ magnétique de la Terre a une composante principale dipolaire, équivalente à une gigantesque barre aimantée presque alignée avec l'axe de rotation de la Terre.

Sans ces mouvements turbulents, le champ magnétique de la Terre se dissiperait en 10.000 ans environ. À l'origine, il a très probablement été hérité du champ magnétique régnant dans le disque protoplanétaire, qui aurait servi d'amorce pour des courants électriques dans l'alliage liquide de fer et de nickel convectif du jeune noyau de la Terre en rotation.

Ces courants ont à leur tour généré un champ magnétique propre à la planète, rétroagissant sur leur production par induction.

Tranche polie d'une météorite de fer, qui a été traitée avec de l'acide pour faire apparaître la structure de Widmanstatten caractéristique. Le noyau de la Terre doit être composé d'un alliage Fe-Ni similaire.

Quel budget pour les énergies du noyau ?

Pour maintenir la convection dans le noyau, il faut des sources de chaleur. Il en existe trois principales. On compte tout d'abord la désintégration des éléments radioactifs comme un isotope du potassium, l'uranium et le thorium. Il y a ensuite la chaleur résiduelle laissée par le processus d'accrétion à l'origine de la Terre et la chute des éléments lourds ayant formé le noyau, convertissant l'énergie gravitationnelle en énergie thermique.

Enfin, la croissance de la graine, par cristallisation de la partie supérieure du noyau et expulsion des éléments légers, libère de la chaleur latente.

On ne connaissait pas la part exacte de ces sources de chaleur dans l'entretien du processus convectif, mais il était possible de les relier à l'intensité du champ moyen dans le noyau liquide... pourvu qu'on soit capable de le mesurer !

Ainsi, un champ de cinq gauss, c'est-à-dire environ 10 fois plus fort que le champ magnétique moyen en surface, indiquerait que peu d'énergie est fournie par la désintégration radioactive. Le processus serait au contraire important si le champ mesuré était de 100 gauss.

Pour poser des contraintes sur l'intensité du champ magnétique dans le noyau, le géophysicien Bruce A. Buffett de l'université de Berkeley a eu une brillante idée qu'il a mis en pratique et dont les résultats ont été publiés dans un article récent de Nature.

Un couplage complexe entre champ magnétique et axes de rotations

Tout d'abord, il faut savoir que la graine (la partie solide du noyau de la Terre), ne tourne pas exactement à la même vitesse ni selon le même axe que la Terre elle-même. Il existe même un mouvement de précession de son axe de rotation autour de l'axe de la Terre.

Or, tout comme l'influence gravitationnelle de la Lune influe sur les mouvements de l'axe de rotation de la Terre globale, il existe un effet similaire sur l'axe de rotation de la graine. Il en résulte qu'une partie du mouvement de l'axe de rotation globale de la Terre est influencée par celui de l'axe de la graine. Ainsi, si l'on mesure précisément ce mouvement, on en déduit celui de la graine.

Comme il existe un couplage entre le champ magnétique dans le noyau et les mouvements de matière liquide dans celui-ci, liés à l'axe de la graine, on peut déduire l'intensité moyenne du champ magnétique dans la partie liquide du noyau, à partir des mouvements de l'axe de la Terre globale.

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Auteur : Laurent Sacco

Source : www.futura-sciences.com