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Les marées à l’origine des champs magnétiques de certaines planètes
Actualités

Les marées à l’origine des champs magnétiques de certaines planètes

L’agitation dans le noyau de fer liquide de la Terre est vitale, car elle est à l’origine du champ magnétique externe, qui nous protège des rayonnements cosmiques. Le champ magnétique est engendré par effet dynamo à partir de  l’écoulement du fluide conducteur qui forme le noyau externe. Qu'en est-il des autres planètes ? La convection est un moteur essentiel de ces mouvements, mais elle diminue très vite à mesure que la taille du corps céleste considéré décroît.

Thomas Le Reun, Benjamin Favier et Michael Le Bars, de l’Institut de recherche sur les phénomènes hors équilibre (IRPHE-Université Aix Marseille-Centrale Marseille) ainsi qu’Adrian Barker de l’université de Leeds présentent dans Physical Review Letters un nouveau modèle qui propose que l’agitation des noyaux liquides des planètes est due aux forces de marées.

Un nouveau modèle pour les astres plus petits

Lors de la formation d’une planète, l’accrétion de matière dégage de l’énergie sous forme de chaleur. À ses débuts, la planète est un amas de roches en fusion couverte d'un océan de magma à sa surface. Mais, si la chaleur est en partie entretenue par la radioactivité naturelle des roches, la planète finit par se refroidir, en commençant par ses couches externes. La différence de température entre le centre de la planète et sa surface entraîne des mouvements de convections dans le manteau, mais aussi dans le noyau liquide. La convection dans le noyau amplifie toutes les petites turbulences pour donner naissance à de grands tourbillons qui sont à l’origine de l’effet dynamo.

Cependant, pour les corps célestes les plus petits, le refroidissement est trop rapide pour que la convection s’établisse. Les physiciens ont donc cherché un autre mécanisme susceptible de mettre le noyau liquide en mouvement. Ils ont naturellement porté leur intérêt sur les phénomènes de marées, qui sont le fruit d’interactions gravitationnelles entre différents astres. « Les marées déforment les astres. Ceux-ci ne sont plus sphériques mais elliptiques. Il se forme alors des instabilités dites elliptiques. Nous avons supposé que ces instabilités pouvaient être à l’origine de la turbulence dans le noyau », explique Thomas Le Reun, doctorant et auteur de l’étude.

Simuler une parcelle du noyau liquide

Pour vérifier leur hypothèse, les quatre chercheurs ont simulé un petit volume du noyau liquide. « Simuler tout le noyau aurait été trop gourmand en calculs », précise Thomas Le Reun. Ils ont appliqué à cette parcelle cubique un mouvement de rotation pour simuler la rotation de la planète, et des forces de marées pour obtenir des déformations. Dans ce volume, les chercheurs ont ajouté des petites perturbations et ils ont observé leurs amplifications sous l’effet de la rotation et des forces de marées.

L’amplification des turbulences s'est avérée exponentielle et les profils d’agitation observés très proches de ceux obtenus avec le modèle fondé sur la convection, avec la présence, dans la parcelle simulée, de tourbillons parallèles à l’axe de rotation. Thomas Le Reun et ses collègues se sont ensuite concentrés sur ces tourbillons. « Comme ils sont parallèles à l’axe de rotation, ces tourbillons rencontrent la frontière entre le noyau liquide et le manteau et nous n’avions pas tenu compte des effets de bords », note Thomas Le Reun. Pour modéliser ces effets de bords, les chercheurs ont donc ajouté un terme de friction visqueuse dans leur simulation.

Les résultats ont alors divergé avec ceux obtenus avec les modèles par convection. Dans les précédents modèles, même avec de la friction, les tourbillons étaient toujours présents. A l’inverse, ici, les tourbillons ont complètement disparu laissant place à une superposition d’ondes qui échangent entre elles de l’énergie en permanence. On parle de « turbulence d’ondes ».

Deux mécanismes pour l’effet dynamo

Les deux modèles, avec convection ou forces de marées, ne donnent pas le même type de turbulences, mais tout deux produisent une agitation du noyau, prouvant que même dans les petites planètes, non-sujettes à la convection, il est possible de maintenir un écoulement turbulent. L'équipe de Thomas Le Reun tente maintenant de prouver que cet écoulement peut soutenir un effet dynamo.  

Si tel est le cas, ce résultat permettra notamment d’expliquer une découverte sur le champ magnétique lunaire faite par Sonia Tikoo et son équipe et publiée dans Science Advances. Le champ magnétique de notre satellite aurait en effet existé au moins pendant deux milliards d’années, une durée bien plus longue qu’on ne le pensait. Cette longévité impliquerait donc la participation de deux mécanismes à l'effet dynamo : la convection, au départ, lorsque le cœur de la Lune était encore chaud, puis les forces de marée, qui ont contribué à entretenir le champ.


Source : Pour la Science
Crédit : Thomas Le Reun / IRPHE

Les turbulences d'ondes tridimensionnelles dans la parcelle de noyau liquide simulée par Thomas Le Reun et ses collègues.

Les marées à l’origine des champs magnétiques de certaines planètes Actualités

Les marées à l’origine des champs magnétiques de certaines planètes

L’agitation dans le noyau de fer liquide de la Terre est vitale, car elle est à l’origine du champ magnétique externe, qui nous protège des rayonnements cosmiques. Le champ magnétique est engendré par effet dynamo à partir de  l’écoulement du fluide conducteur qui forme le noyau externe. Qu'en est-il des autres planètes ? La convection est un moteur essentiel de ces mouvements, mais elle diminue très vite à mesure que la taille du corps céleste considéré décroît.

Thomas Le Reun, Benjamin Favier et Michael Le Bars, de l’Institut de recherche sur les phénomènes hors équilibre (IRPHE-Université Aix Marseille-Centrale Marseille) ainsi qu’Adrian Barker de l’université de Leeds présentent dans Physical Review Letters un nouveau modèle qui propose que l’agitation des noyaux liquides des planètes est due aux forces de marées.

Un nouveau modèle pour les astres plus petits

Lors de la formation d’une planète, l’accrétion de matière dégage de l’énergie sous forme de chaleur. À ses débuts, la planète est un amas de roches en fusion couverte d'un océan de magma à sa surface. Mais, si la chaleur est en partie entretenue par la radioactivité naturelle des roches, la planète finit par se refroidir, en commençant par ses couches externes. La différence de température entre le centre de la planète et sa surface entraîne des mouvements de convections dans le manteau, mais aussi dans le noyau liquide. La convection dans le noyau amplifie toutes les petites turbulences pour donner naissance à de grands tourbillons qui sont à l’origine de l’effet dynamo.

Cependant, pour les corps célestes les plus petits, le refroidissement est trop rapide pour que la convection s’établisse. Les physiciens ont donc cherché un autre mécanisme susceptible de mettre le noyau liquide en mouvement. Ils ont naturellement porté leur intérêt sur les phénomènes de marées, qui sont le fruit d’interactions gravitationnelles entre différents astres. « Les marées déforment les astres. Ceux-ci ne sont plus sphériques mais elliptiques. Il se forme alors des instabilités dites elliptiques. Nous avons supposé que ces instabilités pouvaient être à l’origine de la turbulence dans le noyau », explique Thomas Le Reun, doctorant et auteur de l’étude.

Simuler une parcelle du noyau liquide

Pour vérifier leur hypothèse, les quatre chercheurs ont simulé un petit volume du noyau liquide. « Simuler tout le noyau aurait été trop gourmand en calculs », précise Thomas Le Reun. Ils ont appliqué à cette parcelle cubique un mouvement de rotation pour simuler la rotation de la planète, et des forces de marées pour obtenir des déformations. Dans ce volume, les chercheurs ont ajouté des petites perturbations et ils ont observé leurs amplifications sous l’effet de la rotation et des forces de marées.

L’amplification des turbulences s'est avérée exponentielle et les profils d’agitation observés très proches de ceux obtenus avec le modèle fondé sur la convection, avec la présence, dans la parcelle simulée, de tourbillons parallèles à l’axe de rotation. Thomas Le Reun et ses collègues se sont ensuite concentrés sur ces tourbillons. « Comme ils sont parallèles à l’axe de rotation, ces tourbillons rencontrent la frontière entre le noyau liquide et le manteau et nous n’avions pas tenu compte des effets de bords », note Thomas Le Reun. Pour modéliser ces effets de bords, les chercheurs ont donc ajouté un terme de friction visqueuse dans leur simulation.

Les résultats ont alors divergé avec ceux obtenus avec les modèles par convection. Dans les précédents modèles, même avec de la friction, les tourbillons étaient toujours présents. A l’inverse, ici, les tourbillons ont complètement disparu laissant place à une superposition d’ondes qui échangent entre elles de l’énergie en permanence. On parle de « turbulence d’ondes ».

Deux mécanismes pour l’effet dynamo

Les deux modèles, avec convection ou forces de marées, ne donnent pas le même type de turbulences, mais tout deux produisent une agitation du noyau, prouvant que même dans les petites planètes, non-sujettes à la convection, il est possible de maintenir un écoulement turbulent. L'équipe de Thomas Le Reun tente maintenant de prouver que cet écoulement peut soutenir un effet dynamo.  

Si tel est le cas, ce résultat permettra notamment d’expliquer une découverte sur le champ magnétique lunaire faite par Sonia Tikoo et son équipe et publiée dans Science Advances. Le champ magnétique de notre satellite aurait en effet existé au moins pendant deux milliards d’années, une durée bien plus longue qu’on ne le pensait. Cette longévité impliquerait donc la participation de deux mécanismes à l'effet dynamo : la convection, au départ, lorsque le cœur de la Lune était encore chaud, puis les forces de marée, qui ont contribué à entretenir le champ.


Source : Pour la Science
Crédit : Thomas Le Reun / IRPHE

Les turbulences d'ondes tridimensionnelles dans la parcelle de noyau liquide simulée par Thomas Le Reun et ses collègues.

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .

04 - Alpes de Haute-Provence

► Du 2 février au 15 décembre

EXPOSITION
"BIENVENUE CHEZ LES PREHISTOS"

Cette exposition fait découvrir aux visiteurs la vie quotidienne préhistorique de la famille Préhistos à travers une mise en scène immersive et originale.

Musée de Préhistoire des Gorges du Verdon
Route de Montmeyan
04500 Quinson
04 92 74 09 59
www.museeprehistoire.com

► De février à avril 2023

EXPOSITION
"HABITER, HABITATS, HABITANTS"

Quels impacts les mutations urbaines du XXe siècle ont-elles eu sur les formes d’habiter dans un territoire marqué par la ruralité ? Etalement urbain, lotissements, éco-construction, chantiers et habitats participatifs… autant de thèmes qui sont abordés dans cette exposition qui donne la parole aux habitants.

Musée de Salagon
04300 Mane
04 92 75 70 50
www.musee-de-salagon.com

► De mars à mai

"BALADE ARCHEOLOGIQUE"

Les 1ers dimanches de chaque mois de mars à décembre (6 mars, 3 avril, 1 mai). Découvrez l'histoire du bâtiment, ses utilisations au fil du temps et la vie du musée en visitant les espaces ordinairement fermés au public. Sur inscription

Musée de Salagon
04300 Mane
04 92 75 70 50
www.musee-de-salagon.com

11 - Aude

► Du 26 au 29 mai

EXPOSITION
"ARTISTES A SUIVRE"

Le musée accueille l'artiste Cécile Noyalet, photographe.
Exceptionnellement, le musée vous offre une visite guidée. À ne pas manquer !

Musée du Quercorb
6 rue Barry du Lion
11230 Puivert
09 67 27 81 51
www.museequercorb.com

► 20 avril au 15 novembre

EXPOSITION
“MASCULIN - FÉMININ”

Les délicates mais monumentales silhouettes de marbre du sculpteur Christian Jacques ont pris la pose au belvédère de Rennes le Château. L’exposition “Masculin - Féminin” vous invite à ressentir les énergies féminines et amoureuses au plus haut point de vue. Cette alliance entre l’art et l’élégance face au panorama est à apprécier du 20 avril au 15 novembre 2022. Gratuit.

Belvédère de Rennes le Château
04 68 74 05 84
www.rennes-le-chateau.fr

► Les 7, 26 & 28 mai

VISITES GUIDÉES
DOMAINE ET MUSÉE DE L’ABBÉ SAUNIÈRE

Plongez dans l’univers d’un prêtre singulier, le curé aux milliards!
Rendez-vous au musée domaine de l’abbé Saunière à 15h.

Domaine et musée de l’abbé Saunière
Rue de l’église
11190 Rennes-le-Château
04 68 31 38 85
www.rennes-le-chateau.fr

21 - Côte d'Or

► Du 2 avril au 31 décembre

EXPOSITION
"MIAM ! JE MANGE DONC JE SUIS"

Quels sont les impacts environnementaux liés à la production des ressources nécessaires pour nourrir l’humanité d’aujourd’hui et celle de demain ? Et si nous consommions la nature autrement ?
Une déclinaison de l’exposition conçue par le Musée de l’Homme/Muséum national d’Histoire naturelle.

Jardin de l'Arquebuse
1 avenue Albert 1er & 14 rue Jehan de Marville
21000 Dijon
03 80 48 82 00
www.dijon.fr

23 - Creuse

► Le 28 mai

JOURNÉE MÉDIÉVALE

Dans le décor de la Fresque de Bridiers, au milieu d’un marché de producteurs et d’artisans, la troupe des Faydits d’Oc, toujours fidèle avec son répertoire médiéval à la fois poétique et réaliste, vous invitera à découvrir des spectacles vivants de combats, danses, jongleries… où se côtoient, au sein d’un campement médiéval, chevaliers, magiciens et bouffons.

Parc Animalier des Monts de Guéret
Forêt de Chabrières
23000 Sainte-feyre
05 55 81 23 23
www.loups-chabrieres.com

► Les mardis du 19 juillet au 16 août

FESTIVAL DES "CONTES SORTILÈGES DE LA PLEINE LUNE"

Balades contées, ensorcelantes ou légendaires, organisées par l'Office de Tourisme du Grand Guéret, les mardis soir du 19 juillet au 16 août 2022.
Sur réservation.

Parc Animalier des Monts de Guéret
Forêt de Chabrières
23000 Sainte-feyre
05 55 81 23 23
www.loups-chabrieres.com

25 - Doubs

► Du 7 mai au 15 janvier 2023

EXPOSITION
"CHARLES BELLE, PEINDRE"

Charles Belle est un peintre français dont l’œuvre est reconnue pour son approche de la représentation des éléments de la nature dans des formats souvent monumentaux.
Il aborde les sujets tantôt avec un réalisme tendre et profond, tantôt dans une gestuelle intense et sensuelle.

Saline royale
Grande Rue
25610 Arc et Senans
03 81 54 45 13
www.salineroyale.com

34 - Hérault

► Du 30 avril au 28 août

EXPOSITION DE PHOTOGRAPHIES
"ERIC BOURRET - TERRES"

Dans ses images, Éric Bourret exprime les transformations sensorielles et physiques profondes que provoque la marche. En désintégrant la structure de l’image initiale, il crée une autre réalité, mouvante et sensible.
Son œuvre d’« artiste marcheur », s’inscrit dans la lignée des Land-Artists Anglais et des photographes-arpenteurs de paysages.

Musée de Lodève
Square George Auric
34700 Lodève
04 67 88 86 10
www.museedelodeve.fr

► Du 24 septembre au 19 mars 2023

EXPOSITION
"PAYSAGES DE COROT À SIMA"

Découvrez près de deux siècles d’art, deux siècles de perception de la nature, et deux siècles de vues à couper le souffle.
Des côtes de Normandie aux forêts du sud de la France, des terres alsaciennes aux pins des landes, découvrez notre pays à travers le regard des plus grands artistes des siècles derniers.

Musée de Lodève
Square George Auric
34700 Lodève
04 67 88 86 10
www.museedelodeve.fr

35 - Ille et Vilaine

► Du 12 au 15 mai

"TOPIAIRES, L’ART ET LA MANIÈRE"
14ème édition

Cette manifestation unique permettra au public d’assister à différentes démonstrations de taille de topiaires en direct dans les jardins de la Ballue.
Trois jardiniers du château présenteront leur savoir-faire et les différentes techniques utilisées pour tailler et sculpter les végétaux.

Jardins du château de la Ballue
35560 Bazouges-la-Pérouse
02 99 97 47 86
www.laballuejardin.com

45 - Loiret

► Le 11 juin

"LES INSECTES UTILES AUX JARDINIERS"

L’Arboretum des Grandes Bruyères est depuis toujours entretenu sans aucun produit chimique de synthèse.
Pendant cette journée en partenariat avec le Laboratoire d’Eco-entomologie d’Orléans, initiez-vous au jardinage avec les insectes. 

Arboretum des Grandes Bruyères
45450 Ingrannes
02 38 57 28 24
www.arboretumdesgrandesbruyeres.fr

64 - Pyrénées atlantiques

► Les 21 et 22 mai

FÊTE DE LA NATURE
"ESCAPADE VÉGÉTALE AU PARC’OURS"

A l'occasion de la Fête de la Nature le parc vous ouvre ses portes. Enfants comme les adultes, pourront participer à une chasse aux plantes, à un atelier création d’empreintes végétales et à un quizz floral.
Il vous sera possible d’assister aux nourrissages de nos ours, de nos furets, de nos alpagas, etc.
De plus, vous pourrez pique-niquer dans notre parc afin de profiter au mieux de votre week-end.

Association Parc'Ours
Espace animalier
64490 Borce
www.parc-ours.fr
05 59 34 89 33

71 - Saône et Loire

► Du 9 avril au 6 novembre

EXPOSITIONS
"PARASITES MAIS PAS QUE… LES RELATIONS ENTRE LES ESPÈCES"

A l’aide d’exemples pris dans le monde animal et le monde végétal, l’exposition dévoile les secrets des relations entre espèces ainsi que les mécanismes complexes qui les régissent.

"BIODIVERSITÉ… TOUS LIÉS"

Elle sert à quoi la biodiversité ? Est-ce que j’en ai besoin ? Mais d’ailleurs, c’est quoi la biodiversité ?
Pour en apprendre plus sur la nature autour de nous, venez découvrir l’exposition dans le parc du Centre Eden et suivez la cavale du moustique qui plaide son innocence et son utilité.

Centre EDEN
26 rue de l’Eglise
71290 Cuisery
03 85 27 08 00
www.centre-eden71.fr

81 - Tarn

► Jusqu'au 18 septembre

EXPOSITION
"FRANCE, TERRE D'HUMAINS ET DE PAYSAGES"

Yan Morvan, photographe reporter,  scrute chacun de ses sujets et se saisit de la chambre photographique pour en révéler une beauté nue qui se veut authentique.
Ses paysages et ses portraits à fleur de peau tiennent du face à face entre les humains et leur terre, des humains et de la Terre, du témoignage de cet attachement sans âge, d’une rencontre avec ce que nous sommes.

Muséum d’histoire naturelle Philadelphe-Thomas
2 place Philadelphe Thomas
81600 Gaillac
05 63 57 36 31

87 - Haute-Vienne

► Les 26 avril & 22 mai

ANIMATIONS ET ATELIERS
"SOUVERAINETÉ DE LA CHAÎNE DU VIVANT"

Animations pour explorer la chaîne du vivant, pour aller vers une société responsable, éclairée mais pas coupable.
vec atelier « crusine » et « Goûter la nature ! », repas végétal succulent pour public de 7 à 99 ans !
De 15h à 18h.

La Cité des Insectes
Chaud – 87120 NEDDE
05 55 05 04 02
www.lacitedesinsectes.com

88 - Vosges

► Du 5 février au 18 septembre  

EXPOSITION
"POSADA, GENIE DE LA GRAVURE"

Cette exposition, première rétrospective en France de l’œuvre de José Guadalupe Posada (1852-1913) nous permet d’admirer l’inventivité et la dextérité d’un des grands maîtres de la gravure internationale qui a délaissé une carrière toute tracée pour mettre son talent au service de la presse populaire : illustrations de faits divers, contes, chansons... et les fameuses Calaveras.

Musée de l'Image
42 quai de Dogneville
88000 Épinal
03 29 81 48 30
https://museedelimage.fr

Lieux:
Découvrir toutes les activités