Dynamique et structure interne de la Terre

Résumé

L’équipe a une compétence reconnue dans la modélisation des modes propres de la Terre, mais également dans ses observations. La grande sensibilité des gravimètres supraconducteurs, dont deux instruments sont gérés par l’EOST, l'un à proximité de Strasbourg et l'autre à Djougou (Bénin), permet en effet la détection de signaux de très faibles amplitudes de l’ordre du nanogal (10-12 g), par exemple les modes internes de la Terre.
Plusieurs modes du noyau et de la graine n’ont pas encore été détectés et leurs modélisations ne sont pas encore complètes. Un travail d’analyse de données et de modélisations géophysiques plus précises est nécessaire pour la compréhension et la détection de ces signaux caractéristiques de la Terre profonde, en particulier, l’étude des couplages électromagnétiques, visqueux et topographiques aux interfaces du noyau sera approfondie.
Aux grandes échelles de temps la déformation du manteau terrestre est visco-élastique, comme le montre par exemple le rebond post-glaciaire. La compréhension des transitions du comportement rhéologique du manteau entre les fréquences des marées terrestres (de 24 h à 18.6 ans) jusqu’aux plus longues échelles, reste encore un enjeu majeur, notamment pour séparer le rebond post-glaciaire de la fonte actuelle des glaces.

Apport de la gravimétrie à l'observation des modes sismiques et des variations de la rotation terrestre

Une solide expérience dans l'étude des modes sismiques à longue période et des variations de la rotation terrestre nous incite à poursuivre nos efforts dans deux directions différentes. D'une part, la trentaine de gravimètres supraconducteurs du réseau mondial GGP (Global Geodynamics Project) sont d'excellents outils pour observer les modes normaux excités par les gros séismes. Nous analyserons les données gravimétriques pour déterminer les caractéristiques des modes radiaux, c'est-à-dire leurs fréquences, facteurs de qualité et amplitudes. De plus, nous poursuivrons la recherche des modes de translation de la graine, dits modes de Slichter, et nous modéliserons leur excitation par des sources en surface. D'autre part, nous analyserons simultanément des séries pluri-décennales de données gravimétriques et de données VLBI de l'orientation de l'axe de rotation de la Terre. Nous avons trois objectifs : déterminer si le mouvement de Chandler est simple ou double, observer directement la nutation libre du noyau liquide dans les variations de gravité et rechercher la nutation libre de la graine.

Transition élastique-viscoélastique de la rhéologie mantellique

Alors que le comportement rhéologique du manteau terrestre est élastique, ou, plus précisément, légèrement anélastique, pour des temps caractéristiques inférieurs à une heure, une rhéologie visco-élastique de type Maxwell suffit à expliquer le rebond post-glaciaire, dont le temps caractéristique est de plusieurs milliers d'années. Notre but est d'étudier les mouvements ayant des périodes caractéristiques comprises entre l'heure et plusieurs milliers d'années, tels que les marées terrestres, les nutations forcées et le mouvement de Chandler, en fonction de différentes rhéologies.

Dissipation des marées dans les satellites des planètes joviennes

La dissipation des marées de grande amplitude dans les satellites des planètes joviennes génère du volcanisme (Io), des geysers (Encélade) ou un océan liquide sous la croûte (Europe, Callisto, Titan). Nous nous initierons à ce domaine de recherche en modélisant l'énergie dissipée par les marées dans les couches solides anélastiques et par les ondes gravito-inertielles se propageant dans les parties fluides.

Mouvement à la surface du noyau et champ magnétique terrestre

Nous améliorerons nos travaux sur l’observation de la variation séculaire du champ magnétique terrestre. Les modèles de champ magnétique à dépendance temporelle montrent un déplacement de la localisation des secousses géomagnétiques récentes à la surface du noyau pouvant être directement reliés au mouvement du fluide à l’interface.