image: Visualization of the interior of the Earth's core, as represented by a computer simulation model (view of the equatorial plane and a spherical surface near the inner core, seen from the North Pole). Magnetic field lines (in orange) are stretched by turbulent convection (in blue and red). Hydromagnetic waves are emitted from the inner core, and spread along the magnetic field lines up to the core's boundary, where they are focused and give rise to geomagnetic jerks. view more
Credit: © Aubert et al./IPGP/CNRS Photo library
Initialement décrites en 1978, les secousses géomagnétiques sont des événements imprévisibles, qui accélèrent brutalement lévolution du champ magnétique terrestre et faussent les prédictions de celui-ci à léchelle de quelques années. Or, notre champ magnétique entre en jeu dans de nombreuses activités humaines, de la détermination du cap dans les téléphones mobiles au vol des satellites à basse altitude. Il est donc fondamental de pouvoir prédire son évolution avec précision. Seulement, les secousses géomagnétiques posent problème aux géophysiciens depuis plus de quarante ans.
Le champ magnétique de la Terre est produit par la circulation de la matière à lintérieur de son noyau métallique à partir de lénergie libérée lors du refroidissement de ce noyau. Les chercheurs connaissent deux types de mouvement donnant naissance à deux types de variations du champ magnétique : celles issues du mouvement lent de convection, que lon peut relever à léchelle dun siècle, et celles issues des ondes hydromagnétiques « rapides », détectables à léchelle de quelques années. On soupçonnait que ces dernières pouvaient jouer un rôle dans les secousses mais linteraction de ces ondes avec la convection lente ainsi que leur mécanisme de propagation et damplification restaient à élucider.
Aussi, pour résoudre ce mystère, Julien Aubert de lInstitut de physique du globe de Paris (CNRS/IPGP/IGN/Université de Paris) a développé avec un collègue de lUniversité technique du Danemark (DTU) une simulation informatique sapprochant au plus près des conditions physiques de notre noyau. Nécessitant léquivalent de 4 millions dheures de calcul, cette simulation a pu être réalisée grâce aux supercalculateurs du GENCI.
Les chercheurs ont ainsi pu reproduire la succession dévènements qui mène aux secousses géomagnétiques. Dans la simulation, celles-ci naissent à partir dondes hydromagnétiques émises en profondeur. Alors que ces ondes approchent de la surface du noyau, elles sont focalisées et amplifiées pour donner lieu à des perturbations magnétiques en tout point comparables aux secousses observées.
La reproduction numérique et la compréhension de ces secousses ouvrent la voie vers une meilleure prédiction du champ magnétique terrestre. Par ailleurs, préciser les origines des variations du champ magnétique pourra également servir aux géophysiciens pour étudier les propriétés physiques du noyau de la Terre et de son manteau profond.
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Ce projet de recherche a été financé par la Fondation Simone et Cino Del Duca de lInstitut de France, qui au travers dune de ses subventions scientifiques soutient la recherche fondamentale en sciences de la Terre.
Journal
Nature Geoscience