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Des chercheurs veulent construire une mini-terre avec 8 tonnes de sodium liquide en rotation

Crédits : NASA Goddard Space Flight Center

Les flux de métal fondu peuvent générer des champs magnétiques, que l’on peut retrouver sur les planètes, les lunes et même certains astéroïdes. Mais ces champs sont encore mal compris. Au cours des prochaines années, une expérience unique au monde, dans laquelle un tambour en acier contenant plusieurs tonnes de sodium liquide tourne autour de deux axes, est destinée à expliquer cet effet.

De la même manière que la dynamo d’une bicyclette convertit le mouvement en électricité, le déplacement des fluides conducteurs peut générer des champs magnétiques. Le nombre de Reynolds magnétique (le produit de la vitesse d’écoulement du fluide, de la dilatation et de la conductivité) détermine principalement si un champ magnétique est réellement généré. Au cours d’une expérience spectaculaire, des chercheurs de l’Institut de la dynamique des fluides de HZDR visent à atteindre la valeur critique requise pour l’apparition de l’effet dynamo. Ce dispositif va être testé dans la nouvelle installation DRESDYN du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), un laboratoire de recherche allemand indépendant basé à Dresde.

À cet effet, un cylindre en acier de deux mètres de diamètre contenant huit tonnes de sodium liquide tournera autour d’un axe jusqu’à dix fois par seconde, et une fois par seconde autour d’un autre incliné par rapport au premier. On appelle cela la précession. « Notre expérience vise à démontrer que la précession, en tant que facteur naturel d’écoulement, est suffisante pour créer un champ magnétique », explique André Giesecke, auteur principal de l’étude.

Le cylindre que vont utiliser les scientifiques à Dresde.
Crédits : SBS Bühnentechnik GmbH / HZDR

Le centre de la Terre est constitué d’un noyau solide entouré d’une couche de fer fondu. « Le métal fondu induit un courant électrique, qui à son tour génère un champ magnétique », explique Giesecke. La croyance commune est que la convection entraînée par la flottabilité, associée à la rotation de la Terre, est responsable de cette géodynamique. Cependant, le rôle joué par la précession dans la formation du champ magnétique de la Terre est encore complètement obscur.

L’axe de rotation de la Terre est incliné de 23,5 degrés par rapport à son plan orbital. L’axe de rotation change de position sur une période d’environ 26 000 ans. Ce mouvement de précession à travers l’espace est considéré comme l’une des sources d’énergie possibles pour la géodynamique. Il y a des millions d’années, la Lune possédait également un champ magnétique puissant, comme l’indiquent les échantillons de roches des missions Apollo. Selon les experts, la précession pourrait en avoir été la principale cause.

Les expériences sur le sodium liquide à HZDR devraient débuter en 2020. Les chercheurs s’attendront alors à obtenir des réponses à la question fondamentale de savoir si la précession produit réellement un champ magnétique dans un fluide conducteur. D’un autre côté, ils chercheront à savoir quels composants du flux sont responsables de la création du champ magnétique. Ils chercheront également à déterminer le point à partir duquel la saturation se produit.

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