Dynamique et structure interne de la Terre

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.

L'équipe possède une solide expérience dans l'analyse et la modélisation des modes sismiques à longue période et des variations de la rotation terrestre. D'une part, la trentaine de gravimètres supraconducteurs du réseau mondial IGETS (International Geodynamics and Earth Tide Service) sont d'excellents outils pour observer les modes normaux excités par les gros séismes. Ces instruments sont actuellement les moins bruités aux périodes supérieures à 1 h.  Les modes de translation de la graine, dits modes de Slichter de période autour de 5 h n'ont jamais été observés. L'équipe est experte dans la recherche et la modélisation de leur excitation par différentes sources géophysiques. D'autre part, l'équipe présente une expertise dans l'analyse des séries pluri-décennales de données gravimétriques afin d'étudier les modes propres de rotation de la Terre :  le mouvement de Chandler, la nutation libre du noyau liquide et la nutation libre de la graine.

• Mouvement à la surface du noyau et champ magnétique terrestre

Les observations de la variation séculaire du champ magnétique terrestre sont utilisées afin de reconstruire les mouvements du fluide à la surface du noyau. 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.

• Observabilité des processus aux frontières noyau-manteau à partir des fluctuations interannuelles et décennales des champs magnétiques et gravimétriques

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.

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.