Modélisation numérique de la formation du noyau terrestre : contribution des impacts météoritiques

par Julien Monteux

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre

Sous la direction de Yanick Ricard.

Soutenue en 2009

à Lyon 1 .


  • Résumé

    In this thesis, we study the thermal effects of meteoritical impacts and their contributions to core formation using numerical modeling. Meteoritical impacts lead to a local temperature increase function of the radius of the impacted body in a spherical region above the surface. A large impact on a small protoplanet lead to a thermal anomaly without significant melting. For large enough impactors, the thermal anomaly first flatens above the surface by isothermal advection and then cools by diffusion. The thickness of the thermal anomaly at the end of advection depends only on the radius and rheological parameters of the impacted body. After a large impact on a large undifferentiated protoplanet, the temperature increase can generate local melting and separation between heavy iron and light silicates. The iron sinks towards the center of impacted body and contributes to core formation. We develop models of thermal evolution of the metallic phase. The iron can undergo viscous heating while sinking through undifferentiated material. The temperature of the iron only increases for large enough metallic diapirs. This heating is function of the rheological parameters of the impacted body and depends mainly on viscosity contrasts involved in the dynamics

  • Titre traduit

    Numerical modeling of the Earth core formation : contribution of meteoritical impacts


  • Résumé

    Dans cette thèse, nous avons étudié les effets thermiques des impacts météoritiques et leurs contributions à la formation du noyau terrestre par modélisations numériques. Les impacts météoritiques apportent sur leur cible une quantité importante d'énergie qui permet une augmentation locale de la température fonction du rayon de la planète impactée dans une région sphérique en dessous du point d'impact. Un impact géant sur une petite protoplanète engendre une anomalie thermique sans fusion significative. Lorsque l'impacteur dépasse une taille critique, l'anomalie thermique subit d'abord une phase advective isotherme puis refroidit par diffusion. L'épaisseur de l'anomalie thermique à la fin de l'étape advective ne dépend que de la taille et des paramètres rhéologiques du corps impacté. Lors d'un impact géant sur une protoplanète indifférenciée avec un rayon supérieur au millier de kilomètres, l'énergie apportée peut générer localement de la fusion partielle et une ségrégation entre le fer très dense et les silicates plus légers. Le fer migre ensuite vers le centre de la planète et contribue ainsi à la formation du noyau. Nous avons développé des modèles d'évolution thermique par dissipation visqueuse de la phase métallique plongeant dans du matériel indifférencié. Lorsque son volume est suffisant, le diapir de fer se réchauffe lors de sa chute vers le centre. Ce chauffage est fonction des paramètres rhéologiques de la planète impactée et notamment des contrastes de viscosité mis en jeu

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La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (164 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 151-164

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Claude Bernard (Villeurbanne, Rhône). Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T50/210/2009/2bis
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