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Convection dans le manteau primitif en interaction avec des océans de magma globaux

Date
ven 15 nov 2019
Horaires

14h00

Intervenant(s)

Soutenance de thèse de M. Adrien MORISON du LGLTPE ENS de Lyon, sous la direction de M. Stéphane LABROSSE

Langue(s) des interventions

Description générale

Un scénario considéré lors de la formation des planètes telluriques est celui des océans de magma. La dépendance en pression de la température de solidification peut ammener à une cristallisation de cet océan de magma par le milieu. La partie solide du manteau est alors encadrée par deux océans de magma globaux : un en surface, et un basal.
Je me suis focalisé sur deux aspects de ce système. Les océans de magma ayant une composition similaire à celle du solide, la matière en convection dans le solide peut traverser l’interface avec le liquide par fusion/cristallisation si le temps de changement de phase est court devant le temps de construction de topographie par force visqueuse. Une analyse de stabilité linéaire ainsi que des simulations numériques montrent que la possibilité de changement de phase affecte fortement la convection dans le solide : le Rayleigh critique est abaissé, les structures convectives sont plus grandes, et le flux de chaleur peut être de plusieurs ordres de grandeur plus important qu’avec des conditions aux limites classiques.
Le deuxième aspect étudié est celui de l’évolution à long terme du manteau primitif. En couplant le modèle de convection dans le solide avec des modèles simples d’évolution des océans de magma, j’ai construit un modèle d’évolution du manteau primitif suivant l’évolution thermo-compositionelle des océans de magma et du solide. Les simulations numériques  montrent que la convection dans le solide démarre avant que l’océan de surface soit cristallisé, et la cristallisation fractionnée de l’océan basal peut conduire à la formation de piles thermochimiques en base du solide, similaires aux LLSVP observées sismiquement.

Gratuit
Mots clés