Transport de la Chaleur dans les Intérieurs Planétaires Profond – HT-DPI

L’étude expérimentale des propriétés thermiques à hautes pressions et hautes températures s’est jusqu’ici limitée à l’utilisation des presses de types gros volumes, plaçant ainsi une contrainte sur les pressions maximales atteintes d’environs 20 GPa. Cette forte limitation est critique pour la compréhension des propriétés thermiques des matériaux soumis à des conditions thermodynamiques extrêmes. L’objectif de ce projet de recherche est donc de développer des techniques et protocoles expérimentaux permettant la caractérisation des mécanismes de transfert de chaleur dans des matériaux isolants à très hautes pressions et températures. Plus spécifiquement, ce projet propose de contraindre les conductivité et diffusivité thermiques d’échantillons comprimés en cellule à enclumes diamants avec pour but d’étendre les gammes de pression et température pour lesquelles ces propriétés sont actuellement mesurables.
On propose ici de contraindre la conduction thermique du réseau cristallin par diffusion inélastique des rayons x et de déterminer le transfert de chaleur radiatif par spectrométrie d’absorption dans le proche infrarouge et dans le visible. Le développement de techniques novatrices, basées sur l’utilisation de lasers pulsés, pour l’étude de la diffusivité thermique en cellule à enclumes diamants constitue un autre objectif qui doit permettre de compléter idéalement les mesures décrites précédemment.
Si un résultat majeur de cette étude consiste en l’établissement de nouvelles méthodologies, ce projet propose également de fournir des données expérimentales fondamentales permettant de mieux contraindre la nature des processus dynamiques actifs de l’intérieur de la Terre et des autres planètes telluriques. On étudiera précisément les deux principaux composants du manteau inférieur et des couches silicatées profondes des planètes telluriques, le ferropericlase (Mg,Fe)O et la perovskite (Mg,Fe)SiO3, avec le but de mesurer les conductivité et diffusivité thermiques en fonction de le majors variables thermodynamiques : pression, température et composition.
Cette approche interdisciplinaire, à la frontière entre la physique des matériaux, la géophysique et la planétologie, doit permettre d’apporter des contraintes très importantes pour une compréhension précise du processus de transfert de chaleur dans la Terre comme dans les autres planètes telluriques, et fournir ainsi des paramètres essentiels à la modélisation dynamique des intérieurs planétaires profonds.