Le champ magnétique terrestre est un mystère. Les animaux l'utilisent pour la navigation et nous sommes devenus dépendants de son existence pour la même raison. De plus, la magnétosphère nous offre un puissant bouclier contre la pire tempête solaire. Pourtant, nous avons encore peu d'idée sur les mécanismes générant ce champ au plus profond du cœur de la Terre. Dans l'espoir d'obtenir un aperçu spécial du champ magnétique planétaire à grande échelle, un géophysicien de l'Université du Maryland a construit son propre bébé Terre dans son laboratoire, et il tournera (métal liquide inclus) d'ici la fin de l'année…
Cette histoire me rappelle une expérience classique réalisée par le norvégien Kristian Birkeland au tournant du XIXe siècle. Afin de comprendre la dynamique des aurores boréales (aurores boréales), Birkeland a prouvé expérimentalement que les courants électriques pouvaient circuler le long des lignes de champ magnétique (alias Birkeland, ou courants «alignés sur le champ», photo de gauche). Cela peut être observé dans la nature lorsque des particules chargées du vent solaire interagissent avec la magnétosphère terrestre et sont ensuite guidées vers les pôles magnétiques de la Terre. Lorsque les particules s'écoulent dans la haute atmosphère polaire, elles entrent en collision avec les gaz atmosphériques, générant un affichage lumineux coloré appelé aurores. Cependant, cette première expérience a simulé un champ magnétique; il n'a pas modélisé la façon dont la Terre le génère en premier lieu.
Maintenant, dans un laboratoire de l'Université du Maryland, le géophysicien Dan Lathrop poursuit ce mystère en construisant sa propre version à l'échelle de la Terre (haut illustré). Le modèle est installé sur un appareil qui fera tourner la balle de 10 pieds de diamètre à une vitesse équatoriale de 80 miles par heure. Pour simuler le noyau externe de la Terre en fusion, Lathrop remplira la sphère de métal en fusion. Le tout pèsera 26 tonnes.
Il s'agit de la troisième tentative de Lathrop de générer un modèle à l'échelle du champ magnétique terrestre. Les deux dernières tentatives ont été beaucoup plus petites, de sorte que cette grande expérience a dû être construite par une entreprise plus habituée à concevoir des équipements industriels lourds.
On pense que le noyau externe en fusion de la Terre, commençant à 2 000 milles sous la croûte terrestre, génère le champ magnétique mondial. Cet «effet dynamo» est en quelque sorte créé par l'interaction d'un flux de fer liquide turbulent (qui est très conducteur) avec le spin de la planète. Dans le modèle de Lathrop, il utilisera un autre métal liquide conducteur, le sodium. Le fer fondu est trop chaud pour être maintenu dans cet environnement, le sodium existe en phase liquide à des températures beaucoup plus basses (il a un point de fusion proche de celui du point d'ébullition de l'eau, près de 100 ° C), mais il existe de sérieux risques associés avec l'utilisation du sodium comme analogue du fer. Il est hautement inflammable dans l'air et est très réactif avec l'eau, donc des précautions devront être prises (d'une part, le système de gicleurs a été désactivé, l'eau dans le cas d'un feu alimenté au sodium ne fera qu'empirer les choses!). Toute cette expérience, bien que risquée, est nécessaire car il n'y a pas de moyen direct de mesurer les conditions dans le noyau externe de la Terre.
“Les conditions du noyau sont plus hostiles que la surface du soleil. Il fait aussi chaud que la surface du soleil mais sous des pressions extrêmement élevées. Il n'y a donc aucun moyen de le sonder, aucune technique imaginable pour sonder directement le noyau.»- Dan Lathrop
La rotation de cette sphère lourde devrait provoquer une turbulence soutenue dans l'écoulement du sodium liquide et il est à espérer qu'un champ magnétique puisse être généré. Il existe de nombreux casse-tête que cette expérience espère résoudre, tels que la mécanique du décalage polaire magnétique. Tout au long de l'histoire de la Terre, il est prouvé que les pôles magnétiques ont changé de polarité, une rotation prolongée du modèle peut provoquer une inversion périodique des pôles magnétiques. Tester les conditions dans le métal liquide conducteur peut faire la lumière sur ce qui influence ce modèle global de décalage polaire.
Ce genre d'expérience a été fait auparavant, mais les scientifiques ont dirigé l'écoulement du métal liquide à travers l'utilisation de tuyaux, mais ce modèle permettra au métal de s'organiser naturellement, créant son propre écoulement turbulent. Que ce test génère ou non un champ magnétique, il est inconnu, mais il devrait nous aider à comprendre comment le magnétisme est généré à l'intérieur des planètes.
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Source: National Public Radio
