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OSUG - Terre Univers Environnement

Thèmes de recherche

Dans l’équipe Géodynamo nous étudions les mécanismes physiques à l’origine du champ magnétique terrestre. Le noyau de la Terre est composé d’une graine immergée dans un océan de métal liquide. En cristallisant la graine met le liquide qui l’entoure en mouvement. Ce dernier est très turbulent et aussi très influencé par la rotation rapide de la Terre. D’autres sources de mouvement comme la précession sont également possibles. On appelle effet dynamo la génération du champ magnétique par le mouvement du métal liquide contenu dans le noyau.

Les temps caractéristiques mis en jeu sont longs (du millier d’années pour la dynamo au million d’années pour la cristallisation de la graine). Cependant le champ magnétique évolue aussi sur des échelles de temps plus courtes (de l’ordre de la dizaine d’années).
Afin d’améliorer nos modèles de dynamo terrestre nous nous appuyons sur les observations du champ magnétique, les expériences en laboratoire et les simulations numériques des équations de la mécanique des fluides couplées à celles de l’électromagnétisme (magnétohydrodynamique) et de la chaleur.

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Présentation vidéo des travaux de l’équipe. (Vidéos réalisées en 2009 avant la fusion du LGIT et du LGCA au sein d’ISTerre).

Nous utilisons les mesures du champ magnétique obtenues soit depuis des satellites en orbite autour de la Terre, soit depuis les observatoires magnétiques répartis à la surface du globe, ou encore celles résultant de l’analyse du champ fossile présent dans certaines roches. Nous avons construit plusieurs expériences de laboratoire en eau ou en métal liquide permettant d’étudier les mécanismes et équilibres pertinents pour la dynamique du noyau terrestre. Nos modèles de graine sont contraints par les mesures sismologiques et les expériences de laboratoire à haute pression.

Nos modèles permettent de mieux comprendre les phénomènes physiques mis en œuvre dans la dynamo terrestre tels que la turbulence magnétohydrodynamique, la propagation d’ondes fluides, la convection naturelle influencée par la rotation, ou l’anisotropie cristalline. L’effet dynamo est également à l’œuvre dans la plupart des objets naturels comme les planètes, les étoiles ou les galaxies.

Formation et déformation dans la graine terrestre

La graine terrestre, située au centre du noyau liquide, se cristallise au fur et à mesure du refroidissement de notre planète. Elle est l’objet de nombreuses études géophysiques d’observations sismologiques, de construction de modèles minéralogiques et géodynamiques. L’équipe géodynamo essaie de construire des scénarios de formation de la graine compatibles avec les observations (...)

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Analyse de données géomagnétiques

The main geophysical observation related to the fluid changes inside the Earth’s outer core comes from geomagnetic records. We are developing data analysis tools that aim at extracting as much as possible the information contained in magnetic measurements over millennia (magnetic field recorded in archaeological artifacts), centuries (marine data), decades (observatory data since 1840) and (...)

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Cristallisation de la Graine

Etude expérimentale de la zone de mush. Le gradient de pression hydrostatique dans le noyau est un paramètre clef dans le processus de cristallisation de la graine. Un projet expérimental de solidification dans lequel les effets du gradient de pression pourront être mis en évidence a été mis en place.

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Ondes d’Alfvén

Les ondes d’Alfvén sont des ondes magnétohydrodynamiques qui se propagent le long des lignes de champ magnétique. Cet article de vulgarisation présente comment fonctionnent ces ondes et quelques résultats acquis dans l’équipe Géodynamo.

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