La source profonde des champs magnétiques des planètes et des lunes
Le projet InDyMag (Internal Dynamics and Magnetic field generation in rocky bodies: planets and large moons in the solar system) entend percer les mystères des champs magnétiques des planètes et des lunes telluriques. Mené avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), il permet d’apporter un nouvel éclairage sur la façon dont ces champs sont générés et ont pu évoluer au fil du temps. Pour améliorer notre compréhension de ces processus, l’équipe du projet met les modèles mathématiques à l’épreuve des indices relatifs aux champs magnétiques des planètes du système solaire interne.
Le fonctionnement de la dynamo terrestre
Il a été démontré que tous les principaux corps telluriques de notre système solaire, y compris les quatre planètes telluriques et plusieurs lunes, ont généré du magnétisme à un moment donné de leur existence. Les chercheurs se sont concentrés sur l’étude de la cristallisation des noyaux planétaires, qui se produit lorsque des éléments métalliques comme le fer voient leur température passer en dessous de leur point de solidification, et qui constitue l’une des forces motrices majeures à l’origine des champs magnétiques. En raison des effets induits par la pression, on s’attend à ce que ce phénomène se manifeste dans la plupart des noyaux centraux: dans le cas de la Terre, par exemple, cela se traduit par la présence d’un noyau interne de fer solide, entouré d’un noyau externe fluide de fer liquide. «La cristallisation du fer et d’autres éléments laisse le noyau liquide dépourvu d’éléments lourds, ce qui le rend plus léger que son environnement et génère des flux, semblables à ceux de l’eau dans une casserole chauffée. Dans la mesure où le noyau externe est essentiellement un fluide électriquement conducteur, ces mouvements génèrent un champ électrique, puis un champ magnétique. Ce mécanisme est connu sous le nom de géodynamo», explique Benoit Langlais, directeur de recherche au Laboratoire de Planétologie et de Géodynamique(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), une unité mixte de recherche du CNRS(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), de l’université de Nantes(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et de l’université d’Angers(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), qui accueille le projet. L’équipe a découvert que les effets de la cristallisation sur l’effet dynamo pourraient avoir été surestimés. «Pour les petits noyaux comme celui de la Lune, ou les noyaux subissant une solidification très rapide, nous pouvons obtenir des noyaux “pelucheux” – imaginez une éponge remplie d’eau», explique Marine Lasbleis(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), titulaire d’une bourse Marie Skłodowska-Curie et chercheuse principale d’InDyMag. «Ce noyau interne poreux peut piéger le liquide, l’empêchant de se mélanger efficacement avec le noyau externe liquide.» Même si l’on sait que la cristallisation joue un rôle important dans la génération du champ magnétique actuel de la Terre, il reste une question essentielle: que s’est-il passé avant que son noyau interne ne commence à se cristalliser? «Les preuves de l’existence d’un champ magnétique sur la Terre remontent à l’époque archéenne, des milliards d’années avant l’époque estimée de la formation du noyau interne», fait remarquer Benoit Langlais. L’équipe d’InDyMag collabore avec des chercheurs basés en France, en Allemagne, au Royaume-Uni et aux États-Unis afin de mieux comprendre cette dynamique ancienne.
Évaluer l’habitabilité
Les résultats d’InDyMag pourraient également contribuer à de futures recherches portant sur le lien entre la présence d’un champ magnétique et l’émergence d’environnements habitables. «L’existence d’un champ magnétique a été proposée comme moyen permettant d’évaluer l’habitabilité d’une planète donnée», explique Marine Lasbleis. Elle ajoute que l’habitabilité d’un corps céleste dépend de nombreux facteurs différents, au rang desquels figurent la température de surface, la composition de l’atmosphère et la présence d’eau. Ces facteurs sont influencés à la fois par des conditions externes, comme le rayonnement solaire, et par la dynamique interne (notamment via le volcanisme), qui est quant à elle directement liée au magnétisme.
