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Vers une meilleure compréhension du moteur de la géodynamo

Le champ magnétique de la Terre est utile à la vie, en permettant notamment à de nombreuses espèces animales et bactériennes de s'orienter dans leur environnement. Il est en outre capable de dévier le vent solaire, conduisant à l'atténuation ou à l'amplification de l'érosion de l'atmosphère.

Vers une meilleure compréhension du moteur de la géodynamo

Date de publication : 11/05/2022

Presse, Recherche

Ce champ magnétique est généré dans le noyau externe de notre planète par des mouvements de métal liquide. Ce processus, appelé géodynamo, est actif depuis au moins 3,4 milliards d’années. Cependant, les mécanismes qui l’alimentent sont encore débattus.

Les mouvements de convection dans le noyau externe, produits par le refroidissement de la Terre au cours des temps géologiques, pourraient être un de ces mécanismes. Pour le comprendre, il suffit de regarder un bol de soupe miso chaude. Tandis que la soupe refroidit, des particules de soja se déplacent et révèlent les mouvements de convection.

Toutefois, des études récentes remettent en question le scénario d’une dynamo forcée par convection. Celles-ci suggèrent que la conductivité thermique dans le noyau pourrait atteindre 100 à 250 W/m/K. Avec de telles valeurs, l’essentiel de la chaleur du noyau serait transporté par conduction, ne laissant pas assez d’énergie pour alimenter la géodynamo par convection durant les derniers 3,4 milliards d’années.

Une équipe de chercheurs de l’IPGP-Université Paris Cité et de l’Institut des Sciences de la Terre (CNRS Grenoble) a examiné ces mécanismes et démontre que la convection pourrait alimenter la géodynamo à condition que la conductivité thermique soit inférieure à 100 W/m/K.

Les marées lunaires et la précession de la Terre, qui est une lente variation de l’orientation de son axe de rotation, sont d’autres mécanismes générant un écoulement dans le noyau. Les scientifiques montrent que cet écoulement induit par la précession est trop faible pour expliquer la géodynamo, mais que celui généré par les marées aurait pu alimenter la dynamo de la Terre primitive, quand la Lune était plus proche de la Terre.

 

Réf : Landeau M., Fournier A., Nataf HC., Cébron D. & Schaeffer N.. Sustaining Earth’s magnetic dynamo. Nat Rev Earth Environ 3, 255–269 (2022). DOI: 10.1038/s43017-022-00264-1

(a) Le noyau métallique de la Terre, composé d'une graine et d'un noyau externe liquide, est entouré d'un manteau rocheux. Les mouvements de métal liquide dans le noyau externe alimentent la géodynamo. Les lignes de champ magnétique (de rouge à jaune) et l'intensité de l'écoulement (de bleu à jaune) sont extraites d'une simulation numérique de la dynamo forcée par convection. (b-e) Mécanismes proposés dans la littérature pour alimenter la géodynamo : (b) Convection forcée par refroidissement séculaire et croissance de la graine. (c) Convection forcée par l'exsolution d'oxides tels que MgO ou SiO2. (d) Précession qui induit une rotation du métal liquide le long d'un axe de rotation (en bleu) différent de l'axe de rotation du manteau (en rouge). (e) Marées lunaires qui induisent une déformation tournant autour du noyau externe en un jour environ. © Landeau et al., 2022
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