Une étude, dont les résultats intitulés «Turbulence Reduces Magnetic Diffusivity in a Liquid Sodium Experiment» ont été publiés dans la revue Physical Review Letters, prouve que la turbulence, «ensemble de mouvements aléatoires qui animent le métal en fusion du noyau terrestre», contribuerait au champ magnétique de notre planète.

La Terre, «comme de nombreuses planètes et la plupart des étoiles», génère «son propre champ magnétique par effet dynamo, c’est-à-dire grâce aux mouvements d'un fluide conducteur d'électricité (en l’occurrence, un mélange de fer et de nickel fondus)», qui «entoure une graine de métal solide (ou noyau interne)».

Cet océan de métal liquide, qui constitue le noyau externe, «est mis en mouvement par la convection que provoque le refroidissement du noyau» et s'écoule de manière «particulièrement complexe»: en effet, aux déplacements, bien compris, du fluide sur de grandes distances, générateurs du champ magnétique, s'ajoutent «des mouvements désordonnés, aléatoires, sur de courtes distances, les fluctuations turbulentes».

La turbulence du noyau terrestre se distingue de celles de l'atmosphère et de l’océan, «car elle est sous la double influence de la rotation terrestre et d’un fort champ magnétique» de sorte que «ni les expériences en laboratoire, ni les simulations informatiques ne sont aujourd’hui capables de la reproduire».

Aussi, dans le cadre de l'étude ici présentée, «afin de mieux comprendre les interactions entre turbulence et champ magnétique», il a été fait appel à l’expérience 'Derviche Tourneur Sodium' (DTS), démarrée en 2005, qui permet de modéliser «le noyau externe de la Terre par du sodium liquide confiné entre deux sphères de métal concentriques et en rotation».

Plus précisément, «dans ce modèle de noyau terrestre miniature, 40 litres de sodium liquide (un fluide conducteur d'électricité) sont employés, tandis qu'un aimant au centre de la sphère interne «fournit un fort champ magnétique et que la rotation de cette graine entraîne très efficacement le liquide conducteur».

Ainsi, comme pour le noyau terrestre, le sodium liquide, «soumis à un champ magnétique élevé et à une forte rotation», va être «animé à la fois de mouvements de grande échelle et de fluctuations aléatoires».

Grâce à «des capteurs répartis sur la sphère externe et à l’intérieur du sodium» qui «ont permis de cartographier le champ magnétique, tandis que des faisceaux d’ultrasons mesuraient, par effet Doppler, la vitesse d’écoulement du fluide», il est alors apparu «que les mouvements turbulents augmentent la capacité du fluide à conduire l’électricité, et donc amplifient le champ magnétique, loin de l’atténuer comme l'avaient suggéré de précédentes expériences».

En outre, «ce phénomène, observé pour la première fois en laboratoire, a été confirmé par des simulations numériques».

Comme «ces résultats s’appliquent aussi aux planètes qui ont un champ magnétique et aux étoiles», il en découle que «la découverte de ce nouvel ingrédient du champ magnétique» pourrait permettre, par exemple, d’expliquer «pourquoi dans le cas de Vénus, planète 'jumelle' de la Terre, le noyau métallique liquide ne produit pas de champ magnétique».