Pour mieux comprendre l’énigmatique champ magnétique terrestre, dû à des phénomènes complexes engendrés par la rotation du noyau, des géophysiciens tentent de les reproduire en laboratoire avec des machineries complexes. C’est le cas à l’ENS de Lyon avec l’expérience VKS, comme nous le montre un documentaire de la série Les clés de l’univers, de Discovery Science.

Pourquoi la TerreTerre possède-t-elle un champ magnétique contrairement à ses sœurs telluriques VénusVénus et Mars ? Et comment est-il créé ? On commence seulement à comprendre ce phénomène, qui reste encore largement mystérieux. Grossièrement, le mécanisme ressemble à celui d'une dynamodynamo où une bobine conduisant l'électricité est mise en rotation. Autour du noyau de la Terre, c'est la roche en fusionfusion qui joue le rôle de la bobine. Mais les phénomènes sont autrement plus complexes et les scientifiques manquent d'outils théoriques pour les étudier. Il en est de même, à plus grande échelle encore, pour les mouvementsmouvements de plasmaplasma dans le SoleilSoleil ou les étoilesétoiles qui génèrent de puissants champs magnétiques.

Les physiciensphysiciens cherchent donc à expérimenter. Mais comment reproduire le noyau de la Terre au laboratoire ? C'est possible ! Du sodium liquide -- un excellent conducteur d'électricité -- mis en rotation au sein d'un puissant champ magnétique fait très bien l'affaire. C'est ce que nous avait expliqué Jean-François Pinton, de l'ENS de Lyon, qui a collaboré à la réalisation de l'expérience VKS (Von Karman SodiumSodium).

Les lignes du champ magnétique terrestre dessinées par simulation numérique selon le modèle Glatzmaier-Roberts. En bleu, le champ est dirigé vers l'intérieur de la Terre, en orange vers l'extérieur. La région sphérique où ces lignes s'emmêlent correspond au noyau. Le phénomène est complexe et encore mal compris, ce qui impose de mener des expériences. ©<em> American Physical </em>Society, 2008

Les lignes du champ magnétique terrestre dessinées par simulation numérique selon le modèle Glatzmaier-Roberts. En bleu, le champ est dirigé vers l'intérieur de la Terre, en orange vers l'extérieur. La région sphérique où ces lignes s'emmêlent correspond au noyau. Le phénomène est complexe et encore mal compris, ce qui impose de mener des expériences. © American Physical Society, 2008

Une sphère de trois mètres pour simuler le noyau terrestre

Aux États-Unis, le Geodynamo Lab de Daniel Lathrop (université du Maryland) poursuit un travail de ce genre avec des sphères métalliques entourées de sodium liquideliquide. L'équipe a commencé avec un modèle de 20 centimètres de diamètre et a ensuite régulièrement augmenté la taille de ces dynamos. Elle en est aujourd'hui à 3 m (2,92 m exactement), d'où le nom de l'expérience actuelle : Three meter. Pour la chaîne DiscoveryDiscovery Science, le documentaire Les clés de l'univers présente cette étrange machinerie où le sodium est lancé à 144 km/h autour d'une sphère de 23 tonnes.

Au centre se trouve une sphère métallique de 1 m de diamètre et le sodium liquide circule entre les deux. Une caméra filme ses mouvements grâce à un éclairage et à une injection de fluorescéinefluorescéine, tandis qu'un instrument à ultrasonsultrasons mesure la vitessevitesse par effet Dopplereffet Doppler. En observant les champs électromagnétiqueschamps électromagnétiques générés par cette installation, les scientifiques peuvent ainsi étudier leurs fluctuations. Les chercheurs ont ainsi découvert des instabilités inattendues, qui affecteraient le cœur des planètes mais aussi les étoiles en rotation, les disques protoplanétaires et l'accrétionaccrétion de matièrematière autour des trous noirstrous noirs.