Les mouvements du noyau terrestre comme vous ne les avez jamais vus !

Alerte presse

Vendredi, 30 juin 2017

Bouclier qui nous protège du vent solaire, le champ magnétique terrestre est utilisé comme repère d’orientation par les avions, les vaisseaux spatiaux et même pour guider les forages profonds. Il est donc essentiel de mieux comprendre la physique du champ magnétique de notre planète, produit essentiellement sous l’effet des mouvements du fer liquide dans le noyau externe, 3000 km sous nos pieds1. Mais les observations nous renseignent uniquement sur les phénomènes se produisant à la surface du noyau, et les expériences en laboratoire2 sont difficiles à mettre en œuvre. Reste la modélisation numérique.

Des chercheurs du CNRS et de l’IPGP3 viennent de réaliser les simulations numériques les plus détaillées à ce jour de ces mouvements et du champ magnétique résultant, et de leurs variations sur quelques centaines d’années. Ces modélisations en haute définition reproduisent un grand nombre de phénomènes observés (par exemple des tornades polaires, à la surface du noyau – voir illustration), tout en les associant à la dynamique profonde du noyau. Elles ont été rendues possibles grâce à un important travail d'optimisation du code informatique, et à la répartition du calcul sur 16 000 processeurs des supercalculateurs du GENCI4.

Prochaine étape : étendre ce genre de simulations à l’échelle des temps géologiques, afin de mieux comprendre l’inversion des pôles magnétiques, dont la dernière remonte à 780 000 ans.

  • A gauche : le champ magnétique radial à la surface (en violet : positif ; en vert : négatif) et son intensité à l’intérieur du noyau (noir : nul ; jaune : maximal). Crédit : Nathanaël Schaeffer
  • A droite : vitesse des déplacements de métal liquide dans et à la surface du noyau (en bleu : vers l’ouest ; en rouge : vers l’est). La grande zone bleue à la surface du noyau externe représente une tornade géante de métal liquide (1200 km de rayon), située à un pôle, qui agite le noyau et est associée à un fort champ magnétique.

Note(s): 

1-Comme de nombreuses planètes et la plupart des étoiles, la Terre produit son propre champ magnétique, essentiellement par effet dynamo, c’est-à-dire grâce aux mouvements d'un fluide conducteur d'électricité – en l’occurrence, un mélange de fer et de nickel fondus. Cet océan de métal liquide, le noyau externe, entoure une graine de métal solide (ou noyau interne).

2-Un exemple dans ce communiqué de presse : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/3813.htm  

3-Laboratoires impliqués : Institut des sciences de la Terre (CNRS/Université Savoie Mont Blanc/IRD/Ifsttar/Université Grenoble Alpes), Institut de physique du globe de Paris (CNRS/IPGP/Université Paris Diderot).

4-Grand équipement national de calcul intensif.

Pour en savoir plus: 

Vidéo disponible en suivant le lien.

Evolution des températures dans le noyau externe (en rouge : température élevée ; en bleu : température plus faible) sur quelques centaines d’années. Ce sont les différences de température qui mettent en mouvement le métal liquide (des panaches chauds s’élèvent et les masses refroidies descendent, comme dans une casserole d’eau bouillante). Crédit : Nathanaël Schaeffer

Source(s): 

Turbulent geodynamo simulations: a leap towards Earth's core, Nathanael Schaeffer, Dominique Jault, Henri-Claude Nataf et Alexandre Fournier. Geophysical Journal International, 2017. DOI : 10.1093/gji/ggx265

Contact(s):
  • Nathanaël Schaeffer, IST (CNRS/Université Savoie Mont Blanc/IRD/Ifsttar/Université Grenoble Alpes)
    nathanael [dot] schaeffer [at] univ-grenoble-alpes [dot] fr, 04 76 63 52 62

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