Afrique : anomalie de gravité provoquée par le noyau liquide au centre de la Terre


Une équipe franco-allemande montre la signature des mouvements du noyau liquide de la Terre dans les données gravimétriques et magnétiques, obtenues grâce aux missions spatiales GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment - wiki) et CHAMP (CHAllenging Minisatellite Payload - wiki). C'est la première fois qu'une anomalie de gravité est expliquée par des mouvements dans le noyau liquide. Un nouveau moyen d'étudier la dynamo terrestre se dessine. Une étude parue en ligne dans la revue PNAS du 11 octobre 2012.
 
L'enveloppe la plus externe du noyau terrestre est composée de métal en fusion riche en fer. Les mouvements de ce métal conducteur sont à l'origine du champ magnétique terrestre. Jusqu'à présent, la dynamique du noyau fluide ne pouvait être appréhendée qu'à travers des observations des variations du champ magnétique terrestre. Or de la même façon que les grands courants océaniques se traduisent par des déplacements de masse (donc de poids), les mouvements dans le noyau liquide doivent également induire des redistributions de masse au sein du système Terre, qui s'accompagneraient de variations temporelles du champ de pesanteur terrestre très faibles mais détectables. C'est le défi que viennent de lever les auteurs de l'article.

Acceleration_magnetique_et_pesanteur.jpgDepuis le lancement de la mission en 2002, les variations temporelles du champ de pesanteur sont mesurées tous les mois à l'échelle globale. Même si elles sont dominées par l'effet des mouvements de masse associés au cycle de l'eau entre atmosphère, océans, calottes polaires et hydrosphère continentale, ces observations, combinées avec les données magnétiques, ouvrent de nouvelles possibilités pour l'étude des phénomènes du noyau aux échelles de temps décennale à subdécennale (10 ans ou supérieur).
 
Sur la photo ci-contre, le mode de variabilité commun mis en évidence entre l'accélération magnétique et la pesanteur. Les courbes de gauche représentent la variabilité temporelle dimensionnée de chaque champ (en rouge, l'accélération magnétique et en bleu, la pesanteur), les cartes de droite représentent le motif spatial adimensionné associé. (© Mandea et al. PNAS 2012)
 
A partir d'une analyse de huit ans de données du satellite pour le champ magnétique et des géoïdes GRACE construits par le CNES/GRGS pour le champ de pesanteur, ainsi que de sorties de modèles océaniques et hydrologiques, l'équipe de scientifiques a mis en évidence une variabilité commune aux échelles de temps inter-annuelles entre l'accélération du champ magnétique terrestre et la pesanteur dans une zone centrée sur l'Afrique, s'étendant de l'océan Atlantique à l'océan Indien.
 
La région où ce signal est détecté présente des caractéristiques très particulières :
 
 • Une diminution extrêmement importante de l'intensité du champ magnétique du noyau est observée à cet endroit depuis plusieurs décennies,
 
 • Les modèles de flux construits à partir des données CHAMP montrent que cette zone est associée à des mouvements importants à la surface du noyau.
 
L'amplitude de la variabilité commune détectée est cohérente avec des estimations théoriques antérieures, elle est donc compatible avec une origine liée au noyau. Des variations dans les couches superficielles du noyau pourraient être mises en jeu, mais à ce jour aucune explication satisfaisante ne peut encore être proposée et le modèle physique complet rendant compte de ces observations reste à construire.
 
Néanmoins, ces résultats et leurs implications géodynamiques importantes soulignent le très grand intérêt des missions satellitaires d'observation des champs de potentiels terrestres, présentes et futures, pour la modélisation et la compréhension du coeur de notre planète.
 
Si l'on veut se faire une image plus nette de ce qu'il se passe, imaginez une grosse pomme en pierre nommée Terre qui tourne sur elle-même et aussi autour du Soleil (un gros ballon de volley brûlant), une grosse noix nommée Lune tourne aussi autour de la pomme. Cette dernière comporte une petite peau de pierre/terre et en-dessous il y a un énorme océan de magma liquide très profond qui rejoint une graine solide et brûlante au centre.
 
Cet océan de magma est lui-même ballotté par le mouvement incessant de la pomme mais aussi par la graine solide au milieu qui flotte et tourne aussi sur elle-même. D'immenses vagues de magma liquide percutent donc depuis des décennies la croûte sous l'Afrique. On peut donc logiquement penser que la croûte sous l'Afrique est en train de s'affaiblir (de s'amincir ?) sous la pression du très chaud magma et que, tôt ou tard, de fortes remontées magmatiques vont se produire, le rift africain risque de s'accélerer ainsi que le volcanisme-séismes...

Références :
 
Mioara Mandea 1, Isabelle Panet 2,3, Vincent Lesur 4, Olivier de Viron 3, Michel Diament 3, Jean-Louis Le Mouël 3
Recent changes of the Earth's core derived from satellite observations of magnetic and gravity fields (lien).
Proceedings of the National Academy of Sciences (Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences - 8 octobre 2012)

1 Centre National d'Etudes Spatiales,
2 Institut National de l'Information Géographique et Forestière, GRGS, Université Paris Diderot, Laboratoire de Recherche en Géodésie,
3 Université Paris Diderot - Sorbonne Paris Cite, Institut de Physique du Globe de Paris, CNRS,
4 Helmholtz Centre Potsdam, GFZ German Research Centre for Geosciences, Section Earth's magnetic field, Potsdam, Germany



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