Séminaires LLR

La Lune jouerait un rôle majeur dans le maintien du champ magnétique terrestre

by Denis Andrault (Laboratoire Magmas et Volcans)

Europe/Paris
Seminar room (LLR)

Seminar room

LLR

Description
Pour maintenir le champ magnétique terrestre par convection dans le noyau externe, il faudrait un flux de chaleur de 10 à 15 TW sortant du noyau vers le manteau. Ce flux de chaleur est contraint par la conductivité thermique des alliages de fer dans les conditions de pression et de température du noyau externe (Pozzo et al., 2012). Ce modèle "classique" du refroidissement séculaire de la Terre profonde mène à un paradoxe majeur. D'une part, le noyau terrestre est encore très chaud aujourd'hui, à environ 4100K à la frontière noyau-manteau, comme l'atteste l'analyse des raies sismiques (Lay et al., 2004). D'autre part, la Terre interne aurait dû stoker une quantité énorme d'énergie, au point de rester complètement fondue longtemps après son accrétion (Davies et al., 2015; Labrosse, 2015). En effet, le noyau devrait se refroidir lentement pour maintenir un flux de chaleur important jusqu'à aujourd'hui. Ceci est en contradiction avec des modélisations récentes de l'évolution thermique de l'intérieur de notre planète lors de la cristallisation de l'océan magmatique (Monteux et al., 2016). Ces travaux suggèrent au contraire un refroidissement rapide jusqu'à la cristallisation quasi-complète du manteau, ce qui correspond à un état thermique pas très différent de celui d'aujourd'hui. Une solution alternative très attractive pour produire le champ magnétique terrestre est le forçage mécanique associé à la présence de la Lune. Ce forçage est produit par l'oscillation de l'axe de rotation de la Terre autour des pôles et par déformation élastique du manteau par effets de marée. Ces effets pourraient stimuler continuellement les mouvements de l’alliage de fer liquide qui constitue le noyau externe et générer en retour le champ magnétique terrestre. Une puissance de 3.7 terra-watts est fournie à la Terre par transfert des énergies gravitationnelle et de rotation du système Terre-Lune-Soleil. Cette puissance est suffisante pour générer le champ magnétique terrestre ce qui, avec la Lune, peut résoudre le paradoxe majeur du modèle classique. Ce nouveau modèle souligne que l’influence de la Lune sur Terre pourrait donc largement dépasser le simple cas des marées. Davies, C., Pozzo, M., Gubbins, D., Alfe, D., 2015. Constraints from material properties on the dynamics and evolution of Earth's core. Nat. Geosci. 8, 678-+. Labrosse, S., 2015. Thermal evolution of the core with a high thermal conductivity. Phys. Earth Planet. Inter. 247, 36-55. Lay, T., Garnero, E.J., Williams, Q., 2004. Partial melting in a thermo-chemical boundary layer at the base of the mantle. Phys. Earth Planet. Inter. 146, 441-467. Monteux, J., Andrault, D., Samuel, H., 2016. On the cooling of a deep terrestrial magma ocean. Earth Planet. Sci. Lett. 448, 140-149. Pozzo, M., Davies, C., Gubbins, D., Alfè, D., 2012. Thermal and electrical conductivity of iron at Earth's core conditions. Nature 485, 355-399.
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