Détection d’ondes hydromagnétiques rapides dans le noyau de la Terre

Onde de période 7 ans détectée vers l’équateur du noyau terrestre à partir de mesures satellitaires du champ géomagnétique. En noir les lignes de courant de l’écoulement et en couleurs la perturbation magnétique associée © Nicolas Gillet, ISTerre/CNRS
Le champ magnétique de la Terre est une importante source d’informations sur la structure, la dynamique et l’histoire de notre planète. Au centre de la Terre, dans la partie métallique et fluide de son noyau, des mouvements de convection turbulents produisent le champ magnétique de la planète à partir de l’énergie libérée par son refroidissement : c’est la géodynamo. Ce phénomène chaotique est à l’origine des variations temporelles du champ. Depuis une vingtaine d’années, les satellites géomagnétiques comme ceux de la mission Swarm de l’Agence Spatiale Européenne apportent une couverture globale qui permet de mieux caractériser en particulier des oscillations interannuelles qui suggèrent l’existence d’une dynamique ondulatoire, jusqu’ici inexpliquée par la dynamique des fluides qui régit le noyau externe.

Des chercheurs CNRS en collaboration avec un collègue de l’observatoire Royal de Belgique, isolent pour la première fois la propagation dans le noyau des ondes à l’origine de ces signaux. L’équipe à l’origine de l’étude a levé deux obstacles majeurs à la compréhension de ce phénomène. Il s’agissait d’abord de construire une cartographie fiable des mouvements responsables de ces signaux. Celle-ci a découlé d’une nouvelle méthode qui tire parti à la fois des données géomagnétiques et des informations fournies par la simulation numérique de la géodynamo, dont le réalisme permet maintenant d’appréhender le dynamique rapide du noyau. Il fallait ensuite construire un cadre théorique permettant de reproduire la complexité des motifs dynamiques observés.

Contrairement à ce que les théoriciens du noyau ont longtemps pensé, l’étude montre que les ondes dite « magnéto-Coriolis » (portées par la force magnétique et la rotation terrestre), existent et peuvent être détectées à ces périodes de quelques années. La forme particulière des fronts d’ondes, organisée en colonnes alignées avec l’axe de rotation de la Terre, est un aspect essentiel pour leur détection à la surface du noyau. Le modèle théorique proposé , combiné à des observations pérennes du champ magnétique, ouvre la voie à un véritable sondage magnétique du noyau de la Terre.

Onde de période 7 ans détectée vers l’équateur du noyau terrestre à partir de mesures satellitaires du champ géomagnétique (matérialisé par les lignes de champ ; en couleur la vitesse azimuthale, de l’ordre de 3 km/an) © Felix Gerick, Royal Observatory of Belgium

Référence

N. Gillet, F. Gerick, D. Jault, T. Schwaiger, J. Aubert and M. Istas, Satellite magnetic data reveal interannual waves in Earth’s core, PNAS, 2022. DOI

Contact scientifique

– Nicolas Gillet, ISTerre/OSUG

Article initialement publié par l’INSU.