La gravité terrestre interne allonge ou raccourcit les décennies
Les forces gravitationnelles à l'intérieur de la Terre allongent certaines décennies et en font passer d'autres en un éclair.
Contexte
Le 28 septembre 2026, la revue Nature a publié une étude démontrant que les variations du champ gravitationnel interne de la Terre modifient de manière mesurable la durée d’une décennie. En s’appuyant sur quarante années de données issues de gravimètres supraconducteurs et d’interférométrie à très longue base (VLBI), les chercheurs ont mis en évidence que les redistributions de masse liées aux interactions entre le noyau et le manteau provoquent des dérives décennales de la vitesse de rotation, étirant ou comprimant les décennies mesurées par les horloges atomiques de quelques millisecondes à plusieurs dizaines de millisecondes. Cette découverte remet en question l’hypothèse d’un temps uniforme.
Les résultats établissent un lien direct entre la dynamique profonde de la Terre et la mesure du temps. Les décennies fondées sur le Temps atomique international (TAI) portent désormais l’empreinte gravitationnelle des processus du noyau. Pour les systèmes de navigation par satellite comme le GPS ou BeiDou, négliger cet effet pourrait entraîner des erreurs de positionnement de plusieurs mètres sur une décennie.
Analyse approfondie
La rotation non rigide de la Terre voit son moment d’inertie varier avec les transferts de masse. L’équipe a construit un modèle tridimensionnel simulant la super-rotation du noyau interne, la convection du noyau externe et la migration des grandes provinces à faible vitesse de cisaillement (LLSVP). Ces phénomènes modifient le moment quadrupolaire gravitationnel, modulant la rotation par résonance spin-orbite avec un effet de « mémoire gravitationnelle » qui explique pourquoi certaines décennies s’allongent tandis que d’autres se contractent.
La décennie 2010–2020 s’est ainsi raccourcie d’environ 12 ms en raison de l’enfoncement de la LLSVP sous le Pacifique, tandis que les années 1990 se sont allongées de près de 20 ms sous l’effet de l’accélération du noyau interne. Ces valeurs, obtenues par VLBI et gravimétrie, fournissent la première explication gravitationnelle quantitative des variations décennales de la durée du jour, auparavant attribuées au couplage électromagnétique.
Impact sur l'industrie
Le Temps universel coordonné (UTC), compromis entre le TAI et le temps astronomique UT1, introduit une seconde intercalaire lorsque l’écart dépasse 0,9 s. La modulation gravitationnelle décennale impose d’intégrer des paramètres de dynamique du noyau dans les prévisions de l’UT1, faute de quoi le déclenchement des secondes intercalaires deviendra erratique, menaçant l’horodatage financier et la synchronisation des réseaux. Le Bureau international des poids et mesures (BIPM) évaluera ces implications pour les débats de la Conférence mondiale des radiocommunications de 2028 (WRC-28) sur la suppression de la seconde intercalaire.
Les éphémérides des systèmes GNSS dépendent des paramètres d’orientation de la Terre (EOP), aujourd’hui modélisés de manière empirique. L’incorporation du terme de couplage gravitationnel pourrait améliorer de plus de 30 % la précision décennale des EOP, un atout crucial pour la navigation autonome des missions vers Mars. En géosciences, la surveillance décennale de la durée du jour permet de sonder les transferts de masse à la frontière noyau-manteau, contraignant la viscosité du noyau externe et la rotation différentielle du noyau interne, désormais intégrées dans la conception de l’ITRF2028.
Perspectives
À court terme, le domaine de la modulation gravitationnelle du temps combinera les données du satellite GRACE-FO avec la surveillance de la rotation pour cartographier les transferts de masse décennaux, avec l’objectif de produire un modèle d’UT1 corrigé des effets gravitationnels d’ici 2028. Il conviendra de surveiller l’ajout éventuel d’un « terme de couplage gravitationnel » par le Service international de la rotation terrestre (IERS), la capacité des satellites à gravimétrie quantique à détecter les déplacements de masse à la frontière noyau-manteau, et l’utilisation de l’intelligence artificielle pour accélérer les inversions des modèles terrestres tridimensionnels.
À plus long terme, la confirmation d’une modulation similaire sur Mars ou Jupiter transformerait la « décennie » en une sonde de la dynamique interne des planètes, redéfinissant le temps comme une grandeur dynamique sculptée par les processus profonds de la Terre.