Convection des corps du système solaire & Magnétisme

ask
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Convection des corps du système solaire & Magnétisme

Messagepar ask » 04 mars 2015, 18:09

Bonjour,
Je vous remercie de prendre de votre temps pour répondre à ces questions qui concernent la convection des corps du système solaire & le magnétisme de ces corps.

Le nombre de Rayleigh nous permet d'estimer la manière qu'un corps a d'évacuer la chaleur qu'il contient (conduction, convection). Je comprends comment on arrive à estimer un nombre de Rayleigh très élevé pour le manteau terrestre à partir de la sismologie, de la minéralogie et de la pétrologie expérimentale. D'autre part, le nombre de Rayleigh de la Lune est aussi estimé et vaut environ 1800 (invalidant une convection mantellique lunaire).

Je me demande :
- pour la Lune : j'imagine que sont utilisées les roches lunaires récoltées, non? Mais auquel cas ces roches ne correspondent qu'aux roches de surface. Pouvez-vous svp m'éclairer sur la manière d'obtenir cette estimation de 1800 ?

- dans la même lignée : comment peut-on calculer les nombres de Rayleigh des planètes telluriques et gazeuses du système solaire ainsi que de leurs satellites? Plus spécifiquement, comment peut-on évaluer le gradient thermique interne de ces corps et la viscosité des matériaux les composant ?

- les estimations des nombres de Rayleigh des corps du système solaire sont-elles fiables ? Je pense notamment au fait que l'atterrissage de la sonde Rosetta a révélé que les prévisions sur la densité de la comète n'étaient pas fidèles aux prévisions.

- quels sont les marqueurs du magnétisme des corps (planètes, satellites) du système solaire ?

Un grand merci à vous !

Henri-Claude NATAF
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Re: Convection des corps du système solaire & Magnétisme

Messagepar Henri-Claude NATAF » 10 mars 2015, 07:13

Bonsoir,

je vous remercie pour votre question. L'évolution thermique des planètes et les régimes dynamiques qu'elles présentent reste un sujet d'actualité. Néanmoins, les modèles qui ont vu le jour dans les années 80 sont de bons guides. J'indique quelques liens :
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1 ... 02531/epdf
http://adsabs.harvard.edu/full/1979LPSC...10.2375T

Ces modèles paramétrisent le transfert de chaleur convectif, en essayant d'estimer les propriétés physiques qui entrent dans la définition du nombre de Rayleigh, et en utilisant des lois paramétriques pour relier ce nombre de Rayleigh au nombre de Nusselt qui décrit l'efficacité de la convection par rapport à la conduction.

Comme vous l'indiquez, les propriétés physiques de l'intérieur des planètes ne sont malheureusement pas bien connues. Certaines comme le coefficient d'expansion thermique, ou la diffusivité thermique sont assez bien connues et peu variables. Il n'en est pas de même avec la viscosité des roches, qui peut varier de plusieurs ordres de grandeur. Cependant, il existe un mécanisme de rétroaction qui limite l'effet de cette incertitude : comme la viscosité varie énormément avec la température, si la viscosité devient plus grande, la convection évacue moins efficacement la chaleur, la température augmente, ce qui fait diminuer la viscosité. Une idée défendue par Tozer en 1972.

Je ne sais pas d'où vient l'estimation d'un nombre de Rayleigh de 1800 pour la Lune. Les articles dont j'ai donné le lien proposent au contraire un manteau lunaire en convection, encore aujourd'hui (nombre de Rayleigh de 200 000 pour Schubert et al). Pas (ou très peu : voir http://www.sciencemag.org/content/339/6120/668.short) de tectonique de surface par contre, avec une lithosphère en une seule 'plaque' de 200km d'épaisseur.

L'exploration spatiale nous a révélé que de nombreux corps du système solaire, même de 'petites' lunes présentent une activité thermomécanique importante et spectaculaire (geysers sur Enceladus, volcans actifs sur Io).


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