Visualisation de l'intérieur du noyau terrestre, tel que représenté par un modèle de simulation informatique (vue du plan équatorial et d'une surface sphérique proche du noyau interne, vu du pôle Nord). Les lignes de champ magnétique (en orange) sont étirées par convection turbulente (en bleu et rouge). Des ondes hydromagnétiques sont émises par le noyau interne, et se propage le long des lignes de champ magnétique jusqu'à la limite du noyau, où ils sont concentrés et donnent lieu à des secousses géomagnétiques. Crédit :Aubert et al./IPGP/CNRS Photothèque
Le champ magnétique de la Terre connaît des événements imprévisibles, rapide, et des anomalies intenses connues sous le nom de secousses géomagnétiques. Les mécanismes à l'origine de ce phénomène étaient restés un mystère jusqu'à la récente découverte d'un chercheur du CNRS. Travailler avec un collègue au Danemark, ils ont créé un modèle informatique pour ces secousses géomagnétiques, et a fourni une explication de leur apparence. Leurs recherches ont été publiées dans Géosciences de la nature le 22 avril, 2019.
Initialement décrit en 1978, les secousses géomagnétiques sont des événements imprévisibles qui accélèrent brusquement l'évolution du champ magnétique terrestre, et fausser les prédictions de son comportement sur une échelle pluriannuelle. Notre champ magnétique affecte de nombreuses activités humaines, allant de l'établissement de la direction dans les smartphones au vol des satellites à basse altitude. Il est donc essentiel de prédire avec précision son évolution. Toujours, les secousses géomagnétiques ont posé un problème aux géophysiciens au fil du temps.
Le champ magnétique terrestre est produit par la circulation de la matière au sein de son noyau métallique, via l'énergie libérée lorsque ce noyau se refroidit. Les chercheurs connaissent deux types de mouvements qui provoquent deux types de variations du champ magnétique :ceux résultant d'un mouvement de convection lent, qui se mesure à l'échelle d'un siècle, et celles résultant des ondes hydromagnétiques "rapides", que l'on peut détecter à l'échelle de quelques années. Ils soupçonnaient que ce dernier avait joué un rôle dans les saccades, mais l'interaction de ces ondes avec une convection lente, ainsi que leur mécanisme de propagation et d'amplification, n'avait pas encore été révélé.
Pour résoudre ce mystère, Julien Aubert de l'Institut de physique du globe de Paris (CNRS/IPGP/IGN/Université de Paris) a développé, avec un collègue de l'Université technique du Danemark (DTU), une simulation informatique très proche des conditions physiques du noyau terrestre. La simulation a nécessité l'équivalent de 4 millions d'heures de calcul, et a été réalisé grâce aux supercalculateurs de GENCI.
Les chercheurs ont ensuite pu reproduire la succession d'événements conduisant à des à-coups géomagnétiques, qui surviennent dans la simulation à partir d'ondes hydromagnétiques émises dans le noyau interne. Ces ondes sont focalisées et amplifiées à mesure qu'elles s'approchent de la surface du noyau, provoquant des perturbations magnétiques comparables en tous points aux à-coups observés.
La reproduction numérique et la compréhension de ces saccades ouvrent la voie à de meilleures prédictions du champ magnétique terrestre. L'identification de la cause des variations du champ magnétique pourrait également aider les géophysiciens à étudier les propriétés physiques du noyau et du manteau intérieur de la Terre.
