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Actualités    Mioara Mandea. La vocation extraordinaire de la géophysique
3 juin 2019
Mioara Mandea. La vocation extraordinaire de la géophysique
Ce n’est pas tous les jours que l’on rencontre une géophysicienne, diplômée en ingénierie géologique et géophysique et doublement docteure : de l'Université de Bucarest en géophysique et de prospection géophysique (1993), et de l'Institut de Physique du Globe de Paris en géophysique interne (1996). Et pour achever de nous impressionner, l’on apprend que Mioara Mandea est aussi titulaire d’une Habilitation à Diriger des Recherches de l'Université Paris VII (2001), qu’elle a publié plus de 200 articles et a encadré plus de dix doctorants.

Nous avons rendez-vous avec la géophysicienne dans une cathédrale de verre qui, en plein cœur de Bruxelles, abrite plusieurs agences européennes. Carte d’identité, badge, attente, coups de téléphone, on vient nous chercher, on revérifie notre identité – la cathédrale est aussi une forteresse dont Madame Mandea est l’invitée en tant qu’experte. Actuellement responsable du programme « Terre solide dans la Direction de l’Innovation, Application et Sciences » du Centre Nationale d’Études Spatiales (CNES), elle est également secrétaire générale de l'Association Internationale de Géomagnétisme et Aéronomie (AIGA), Présidente du « Outreach Committee » de l'European Geosciences Union, Présidente de la sous-commission des Cartes géophysiques (CCGM), pour noter seulement quelques activités actuelles au service de la communauté scientifique. Membre titulaire de l'Académie des scientifiques roumains (2008), elle a reçu le prix International Award de l'AGU (2014), elle a été nommée Chevalier de l’Ordre National du Mérite par le Président de la République Française (2017), et elle a reçu la prestigieuse médaille Petrus Peregrinus de l'European Geosciences Union (2018). Et enfin, elle a été reçue au sein de notre Académie royale il y a quelques mois. C’est l’occasion de notre rencontre. Dès les premières minutes, nous découvrons une femme passionnée, rieuse, au parcours extraordinaire.


Devenir géophysicienne, spécialiste des champs magnétiques, ce n’est quand même pas banal ! Quelles sont les origines de votre vocation ?


Je suis née dans les Carpates, dans une petite ville située dans une dépression et entourée de montagnes. Cette situation, déjà, me donnait très envie de comprendre comment ce paysage s’était formé, quel message de l’histoire de notre planète on peut découvrir. À quatorze ans, en 1972, j’ai décidé de quitter la maison et de poursuivre mes études dans une ville plus importante, Iasi. Pourquoi ? Parce que j’ai voulu étudier l’informatique, alors que le domaine était encore très peu connu. Le monde binaire suscitait ma curiosité : comment pouvait-on tout exprimer par des 0101… ? Pour entrer dans ce nouveau lycée, il fallait passer un concours. Première compétition, première confrontation : j’ai travaillé pendant des semaines et j’ai été reçue dixième sur plus de 600 candidats.

Ce lycée venait d’être créé et par manque de professeurs adaptés au secondaire, nous avons eu des professeurs d’université. Vous m’imaginez, venue de ma province, plongée dans un milieu très diffèrent et exigeant, d’autant plus pour une jeune élève de quatorze ans. Mes premières notes : 3/10 en physique, au lieu de 10/10 au collège ! Mais j’ai eu la chance d’avoir des professeurs exceptionnels, et voilà que la physique et après la géophysique sont devenues des passions. Et cela fut aussi le cas pour les autres matières : pour comprendre les grands auteurs roumains, on voyait Schopenhauer, Nietzsche… pour apprendre le français, on oubliait les règles, et on partait dans des voyages virtuels à Paris. C’est pour cela qu’en arrivant pour la première fois à Paris, c’était comme débarquer dans un pays familier.

Pourquoi la géophysique ? En terminale, j’ai entendu une émission de radio sur le champ magnétique terrestre. J’ai trouvé ça incroyablement intéressant et je me suis dit : « Voilà, ce que j’aimerais faire ! » J’avais trouvé ma vocation. J’ai terminé mon lycée, j’ai passé le concours d’entrée à la Faculté de Géologie et Géophysique à Bucarest, j’y ai étudié pendant cinq ans et je suis sortie major de ma promotion, ingénieure en géologie et géophysique !

Quel parcours pour cette jeune Mioara passionnée et décidée !

Oui, j’ai toujours été très déterminée et ensuite, j’ai toujours aimé les challenges. J’ai travaillé en France, puis en Allemagne, puis de nouveau en France… Les défis me stimulent !

Expliquez-nous ce qu’est le géomagnétisme. Vos recherches vous emmènent de la mesure des champs magnétiques à la modélisation, de l’étude de la lithosphère (la croûte terrestre) au centre de la Terre, du magnétisme terrestre à celui des planètes, de la recherche en laboratoire aux expéditions polaires… quel est le fil conducteur de ce parcours ?

Le fil conducteur, c’est la compréhension des variations temporelles et spatiales du champ magnétique terrestre. Le champ magnétique varie d’un endroit à l’autre, et dans le temps. Pour le comprendre, on a aujourd’hui des modèles numériques, mais on a toujours besoin de mesurer le champ magnétique pour le comprendre et valider les modèles.

Donc il faut mesurer.

Absolument ! Dans une donnée, on a une contribution venue du noyau externe, fluide de la Terre, à l’origine de la plus grande partie du champ magnétique ; s’ajoute à cela la contribution de la lithosphère, c’est à dire celle qui est produite par les roches aimantées de la croûte terrestre. Et enfin, on a des contributions des sources de l’extérieur de la Terre, de l'ionosphère et de la magnétosphère, dont les courants électriques impactent aussi les mesures. Tout cela est très complexe. Si comme moi, l’on s’intéresse à la variation temporelle du champ magnétique interne, c’est-à-dire du noyau, il faut savoir, pour une époque donnée, minimiser les impacts des champs externes. Même si, en eux-mêmes, ils représentent des sujets d’études passionnants, pour moi, c’est juste du bruit !

J’ai fait énormément d’observations au sol dans des observatoires en Roumanie, en Allemagne, en France, situés dans des endroits très isolés, tous les trois dans une forêt : ce sont des sortes d’ermitages. Les cabanes destinées aux mesures magnétiques sont complètement amagnétiques : pas d’antennes, évidemment, ni même de clous, ni de ferraille ; tout est en laiton, pour ne générer aucune variation du champ terrestre. J’ai aussi mesurer le champ magnétique en Afrique du Sud, un endroit où il existe des variations du champ magnétique très particulières.

Et vous avez participé à des expéditions polaires ! Vous êtes la première et à l’heure actuelle toujours la seule femme au monde à avoir effectué des mesures polaires du champ magnétique.

Il s’agissait de localiser la position du pôle nord magnétique, qui n’est pas celle du pôle géographique, ni celle du pôle géomagnétique, donné par le caractère prépondérant dipolaire du champ magnétique terrestre (pour comprendre le dipôle, il faut seulement se rappeler de l’expérience à l’école, avec un aimant et de la limaille !). Le pôle magnétique, c’est là où les lignes du champ magnétique sortent de la Terre à la verticale. Le pôle nord magnétique n’est pas symétrique au pôle sud et il ne bouge pas de la même façon : le sud est assez stable, tandis que le nord a connu une accélération d’environ 70 km/an dans les années 70.

Ce sont des expéditions extraordinaires !

Oui, j’en ai fait deux. Nous étions très loin au nord du Canada, à plus de 80° de latitude nord. Je marchais sur la banquise en pensant que personne avant moi n’avait mis le pied ici… À notre époque où toute la Terre a déjà été arpentée, explorée, ce sentiment était magique.

À cela s’ajoute une expédition au large d’Hawaii pour installer un observatoire au fond de l’océan : pour cela j’ai passé trois semaines sur un navire océanographique.

Mais en fait, pourquoi étudier le magnétisme terrestre, au-delà de l’intérêt scientifique ?

Autrefois, la connaissance du champ magnétique était utile à la navigation. On pense évidemment à l’utilisation de la boussole. J’ai retrouvé une carte publiée par un Français, le cartographe Guillaume Le Nautonier, en 1602-1604, où l’on voit les positions des pôles géographiques et la première mention, en latin, des positions des pôles magnétiques.

Aujourd’hui, l’intérêt scientifique est évident. Notre champ magnétique n’est pas le même que celui de Mars ou d’autres planètes telluriques. Généré dans le noyau externe fluide de la Terre, il nous protège de particules chargées. Nous n’en sommes pas très conscients parce que nous n’y sommes pas très sensibles – et que la dernière inversion du champ magnétique remonte à 780 000 ans. Mais ce que nous savons, c’est que les orages magnétiques affectent nos technologies. C’est donc très important de connaître le champ magnétique terrestre et le système Terre-Soleil. Des études montrent que si nous subissons un orage magnétique tel que celui qui s’est passé en 1859, les conséquences seront catastrophiques : les satellites, par exemple, en seraient fortement impactés et donc toutes les télécommunications.

Nous ne sommes donc pas à l’abri d’un orage magnétique. Mais le prédire signifie-t-il qu’on puisse s’en prémunir ?

Ces prédictions ne sont pas faciles. Les tempêtes solaires naissent à la surface du Soleil. Ces explosions coronales projettent du plasma ionisé dans l'espace à de grandes vitesses. Les vents solaires chargés de puissantes radiations résultant de ces éjections de masse coronale provoquent des orages géomagnétiques en interagissant avec le champ magnétique terrestre. En 2012, un puissant orage a manqué la Terre de peu. Si l'éruption avait eu lieu une semaine plus tôt, la Terre aurait été en première ligne.

Et en cas de prédiction, quelles sont les mesures à prendre ? Les avions doivent rester au sol…

Oui, ce genre de dispositions ; car les forts orages magnétiques peuvent potentiellement affecter les communications satellitaires, les GNSS, les astronautes de la Station spatiale internationale et contraindre des compagnies aériennes à changer leurs routes pour éviter les régions polaires, et même la distribution d'électricité. En 1989, un puissant orage magnétique a eu pour conséquence l’incendie d’un transformateur électrique au Québec et une énorme coupure d’électricité d’environ six heures en plein mois de mars.

Le champ magnétique de la Terre est-il une source potentielle d’énergie ?

Non, pas vraiment. Il est global, mais de faible intensité.

Revenons à notre Académie dont vous êtes membre depuis quelques mois. Aviez-vous des liens avec l’Académie ?

Depuis des années, j’entretenais déjà des liens avec l’Observatoire royal de Belgique et Véronique Dehant qui est aussi académicienne et professeure à l’Université catholique de Louvain. Nous nourrissons un intérêt commun pour la compréhension des mouvements du noyau terrestre vu par le champ magnétique, le champ de gravité et la rotation de la terre dont elle est spécialiste.

Mais je l’avoue, mon élection fut une grande surprise ! Un honneur immense, absolument inattendu. D’autant que j’ai été reçue le même jour que Cédric Villani ! J’ai été très émue quand Didier Viviers a fait ma présentation.

Et comment voyez-vous votre rôle au sein de l’Académie ?

Il y a un Observatoire magnétique en Belgique, à Dourbes et j’entretiens aussi des contacts avec cette équipe qui reste néanmoins plus focalisée sur la mesure du champ magnétique. Je proposerais volontiers une présentation sur le champ magnétique terrestre aux membres de l‘Académie de la Classe des Sciences.

J’apprécie énormément la newsletter de l’Académie qui nous informe de ses activités. Je la lis régulièrement. Du côté de mes attentes, j’espère participer à des rencontres et à des discussions avec des personnes d’autres classes, notamment celle des Arts. Je suis convaincue que le dialogue entre les artistes et les scientifiques, l’approche ou la traduction artistique de notions abstraites comme certaines équations, est magique. Il me semble que de nos jours la réflexion scientifique ne peut faire l’économie de l’imagination et de sa stimulation part l’art. Pour être créatif, il faut sortir du cadre ! L’Académie permet d’ouvrir ces espaces.

Propos recueillis par François Kemp

Choix bibliographique

Pour le public large :
• MANDEA, M., M. Purucker, The Varying Core Magnetic Field from a Space Weather Perspective, Space Sci Rev, 214:11, DOI 10.1007/s11214-017-0443-8, 2018.
• MANDEA, M. and J.-L. Le Mouël, After some 350 years – zero declination again in Paris, Hist. Geo Space Sci, doi:10.5194/hgss-7-73-2016, 2016.
• MANDEA, M. and C. Gaina, The Changing Faces of the Arctic. A glace at the top of the World from Magnetic and Gravity View, Commission For The Geological Map of The World, ISBN 978-2-917310-10-6, 2012.
• MANDEA, M. and E. Thébault, The Changing Faces of the Earth's Magnetic Field, Commission For The Geological Map Of The World, ISBN 978-2-9517181-9-7, 2007.

Pour des spécialistes :
• MANDEA, M., C. Narteau, I. Panet, and J.-L. Le Mouël, Gravimetric and magnetic anomalies produced by dissolution-crystallization at the core-mantle boundary, J. Geophys. Res. Solid Earth, 120, doi:10.1002/2015JB012048, 2015.
• MANDEA, M., I. Panet, V. Lesur, O. de Viron, M. Diament, and J.-L. Le Mouël, Recent changes of the Earth’s core derived from satellite observations of magnetic and gravity fields, Proceedings of the National Academy of Sciences, doi:10.1073/pnas.1207346109, 2012.
• MANDEA, M., R. Holme, A. Pais, K. Pinheiro, A. Jackson, G. Verbanac, Geomagnetic Jerks: Rapid Core Field Variations and Core Dynamics, Space Sci Rev, 155, 147–175, DOI 10.1007/s11214-010-9663-x, 2010.
• Olsen, N. and M. MANDEA, Rapidly changing flows in the Earth's core, Nature Geosciences, doi:10.1038/ngeo203, 2008.