Texte - +
Imprimer
Reproduire
Géophysique mardi 20 mars 2012

Le champ magnétique sous la loupe du ciel

Les trois satellites de la mission Swarm, en image d’artiste. (IABG)

Les trois satellites de la mission Swarm, en image d’artiste. (IABG)

L’Agence spatiale européenne s’apprête à lancer une flottille de trois satellites. Objectif: comprendre l’un des phénomènes majeurs de notre planète

S’élever dans le Ciel pour mieux plonger au cœur de la Terre. Telle est l’ambition que poursuit depuis quelques années l’Agence spatiale européenne (ESA) en menant son programme d’observation satellitaire Living Planet. Après les missions GOCE, SMOS et CryoSat-2, chargées respectivement d’examiner le champ gravitationnel de notre planète, l’humidité superficielle de ses continents (et la salinité de surface de ses océans) ainsi que l’évolution de ses glaces polaires, Swarm s’apprête à s’envoler pour améliorer notre compréhension du champ magnétique terrestre.

La vie quotidienne nous habitue davantage au champ gravitationnel qu’au champ magnétique de la Terre. Les effets du premier – tomber et laisser tomber – comptent parmi les expériences primordiales de nos existences, alors que ceux du second ne sont sensibles qu’en de très rares occasions, essentiellement au moment de manier une boussole.

Il n’empêche. Le champ magnétique joue un rôle croissant dans notre monde au fur et à mesure que se développent les transports maritimes et aériens et, avec eux, la nécessité de se localiser de manière toujours plus précise; les magnétomètres servent alors d’utiles compléments aux GPS, accéléromètres et autres gyromètres. Surtout, il a une fonction invisible majeure: sans lui, sans ce bouclier que révèlent les aurores boréales, les particules létales du vent solaire interagiraient violemment avec l’atmosphère, au point d’en modifier la nature, et d’empêcher toute vie à la surface de la Terre.

Le champ magnétique terrestre fonctionne selon le même principe qu’une dynamo de vélo. Formé d’une graine solide entourée de fluide, le noyau de notre planète est à la fois traversé de mouvements, qui fournissent l’énergie nécessaire au déplacement de charges électriques et donc à la production d’électricité, et ferreux, donc conducteur de cette même électricité.

Sur le long terme, les courants électriques ainsi générés créent un champ magnétique, qui à son tour crée des courants électriques, qui créent un champ magnétique et ainsi de suite. Formant une boucle, le flux du champ magnétique qui parvient à remonter dans le manteau puis à percer la croûte terrestre émerge à l’air libre dans l’hémisphère Sud et regagne les profondeurs du sol dans l’hémisphère Nord pour rejoindre le noyau quelques milliers de kilomètres plus bas (voir infographie).

Ce mécanisme n’est pas régulier. Le champ magnétique se modifie constamment sous l’effet des mouvements animant le fluide du noyau externe. Plus spectaculairement encore, il s’inverse parfois purement et simplement. Le dernier épisode du genre est survenu il y a 780 000 ans, alors que seuls 250 000 ans séparent en moyenne deux renversements. Enfin, last but not least, cette belle mécanique est condamnée à s’arrêter sans doute un jour sur Terre comme elle l’a fait il y a très longtemps sur Mars.

Certaines de ces fluctuations sont rapides, du moins à l’échelle des temps géologiques: depuis qu’elle a été mesurée pour la première fois en 1831, l’intensité du champ magnétique terrestre a décru de 10%. Mais l’interprétation de ce genre de données reste délicate: il est impossible de savoir, par exemple, si la variation en cours s’inscrit dans une continuité ou si elle annonce une nouvelle inversion.

«Cela fait longtemps que nous connaissons assez bien le champ magnétique terrestre mais nous aimerions le connaître encore beaucoup mieux, explique Gauthier Hulot, responsable de l’équipe de géomagnétisme à l’Institut de physique du globe de Paris et l’un des responsables scientifiques de la mission Swarm. Si ce champ est principalement engendré par la dynamo qui existe à l’intérieur de la Terre, il est complété par d’autres sources encore mal connues.»

Les mesures au sol et la modélisation de données ne suffisant pas à percer ces secrets, les géophysiciens comptent désormais sur l’observation satellitaire pour progresser. L’aventure a débuté en 1979 avec le lancement du satellite américain Magsat, avant de se poursuivre ces dernières années avec le danois Oersted et l’allemand CHAMP. La mission Swarm, dotée de davantage de moyens, est chargée de lui donner ces prochaines années une nouvelle impulsion.

«Swarm» signifie «essaim», un nom donné en référence à l’utilisation simultanée de trois satellites – une première pour l’ESA. Deux de ces engins navigueront côte à côte à quelque 460 kilomètres d’altitude, tandis que le troisième suivra une orbite un peu plus élevée, à quelque 530 km du sol. Au cours des quatre années qu’est censée durer au moins leur mission, ils profiteront de leurs trajectoires différentes et de leur capacité à récolter des données simultanément à deux endroits pour mesurer le champ magnétique terrestre sous toutes ses coutures. Les «angles de vue» seront d’autant plus nombreux à la longue que ces instruments sont destinés à perdre peu à peu de la hauteur. Ce qui leur permettra de lire notamment de mieux en mieux le champ mystérieux engendré par les roches de la croûte terrestre.

Construits par la société européenne Astrium, les trois satellites procèdent actuellement à quelques dernières vérifications dans les installations de test de l’institut IABG, près de Munich. Histoire de s’assurer, par exemple, de leur «propreté magnétique»: le recueil de données dans l’espace ne devra pas souffrir de la présence toujours possible de minuscules champs engendrés par des instruments électroniques. Puis le trio sera acheminé en mai vers le cosmodrome russe de Plessetsk, à quelque 800 kilomètres au nord-est de Moscou. Et de là, il sera lancé dans l’espace par une fusée Rockot entre juillet et août.

Reproduire
Texte - +