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Lune et géomagnétisme

Publié en ligne le 25 octobre 2016 - Astronomie -
par Georges Jobert - SPS n°317, juillet 2016

Quel que soit l’astre dont on étudie les propriétés, deux sont pratiquement universelles : la rotation sur lui-même et le champ magnétique. Contrairement à ce qu’avait proposé Blackett en 1947, la relation entre les deux n’est pas directe. Mais, comme l’avait suggéré Larmor dès 1919, elle provient de l’excitation d’une dynamo par les courants électriques qui circulent dans les parties conductrices de l’astre : hydrogène liquide dans les étoiles et les grosses planètes, alliage fer-nickel fondu dans le noyau externe de la Terre. Et peut-être aussi dans les satellites des grosses planètes. Comme on l’a rappelé récemment [1], la force de Coriolis y joue un rôle essentiel.

Parmi les planètes du système solaire, seule Vénus n’a pas de champ magnétique. Celui de Jupiter est des dizaines de milliers de fois supérieur à celui de la Terre. Deux au moins de ses satellites, Io et Ganymède, possèdent leur propre magnétosphère et interagissent de ce fait avec leur planète. Mars et la Lune ont, à leur surface, des roches aimantées qui prouvent l’existence d’un champ magnétique dans le passé. Celui-ci a disparu après solidification de l’astre, mais il a pu le faire avant car, quelle que soit la conductivité électrique d’un fluide, la dissipation ohmique fait décroître les courants qui y circulent. Pour ceux du noyau terrestre, on estimerait à environ 20 000 ans leur durée s’il n’existait pas de phénomène régénérateur. Il y a quelques années encore, on considérait que ce dernier était la convection thermique qui permet l’évacuation, dans le manteau, de la chaleur provenant du noyau. Cette chaleur est générée par la solidification de l’alliage fer-nickel à la surface de la graine et par une faible radioactivité associée à du potassium qui y serait présent.

Un article récent [2] remet en question cette hypothèse. Pour ses auteurs, cet effet n’a joué le rôle principal que peu de temps après l’éjection de la Lune à la suite du choc de la Terre avec un planétésime. Cette collision a provoqué une fusion du Globe peu après sa solidification. Pendant le million d’années suivant, la dynamo aurait été principalement causée par la convection thermique, avec un manteau encore fondu. Pendant le milliard d’années suivant, elle l’aurait surtout été par effet hydrostatique, la matière refroidie et plus dense du noyau externe tombant sur la graine, pendant que des éléments légers, libérés lors de la cristallisation, remontaient à la base du manteau solide, provoquant des panaches chauds dans celui-ci. Enfin depuis, s’il persiste une convection lente dans le manteau solide et une rapide dans le noyau externe, ce sont les interactions gravitationnelles dans le système Terre-Lune (précession, marées, résonances…) qui seraient la cause principale des mouvements du fluide du noyau externe. Les auteurs appuient leur argumentation sur de nombreux articles [3] qui ont paru récemment à ce sujet.

Ils proposent un schéma d’évolution de la température à la frontière manteau-noyau en fonction de l’âge de la Terre, qui montre une décroissance du taux de refroidissement du noyau. Les expériences mentionnées dans l’article cité [3] montrent des instabilités dans le système étudié, associées à des apports brutaux d’énergie à la surface du fluide. Pour la Terre, ceux-ci pourraient correspondre à des événements majeurs reconnus dans l’histoire géodynamique de notre planète.

La théorie du géomagnétisme étant une des plus complexes dans les Sciences de la Terre, il est normal que ce soit la discipline qui offre le plus de résultats novateurs. La conclusion de notre article [1] sur l’intrication nécessaire des disciplines est encore bien vérifiée. C’est ici la mécanique céleste qui s’avère indispensable à la construction d’un modèle efficace.

Références

[1] « Nouveaux regards sur le champ géomagnétique ». Georges Jobert, Sciences & pseudo-siences, avril 2015.
[2]« The deep Earth may not be cooling down ». Denis Andrault, Julien Monteux, Michael Le Bars and Henri Samuel. Earth and Planetary Science Letters.
[3] En particulier : « Flows Driven by Libration, Precession, and Tides ». Michael Le Bars, David Cébron, and Patrice Le Gal. Annu. Rev. Fluid Mech. 2015.47.161-193.

Publié dans le n° 317 de la revue


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