Les gens ont tendance à considérer la gravité ici sur Terre comme une chose uniforme et cohérente. Cela est dû à une combinaison de facteurs, tels que les distributions inégales de masse dans les océans, les continents et l'intérieur profond, ainsi que des variables liées au climat comme le bilan hydrique des continents et la fonte ou la croissance des glaciers.
Et maintenant, pour la première fois, ces variations ont été capturées dans l'image connue sous le nom de «Potsdam Gravity Potato» - une visualisation du modèle de champ de gravité terrestre produite par le Centre de recherche allemand pour la géophysique (GFZ) Helmholtz's Center à Potsdam , Allemagne.
Et comme vous pouvez le voir sur l'image ci-dessus, elle présente une ressemblance frappante avec une pomme de terre. Mais ce qui est plus frappant, c'est que grâce à ces modèles, le champ gravitationnel de la Terre n'est pas représenté comme un corps solide, mais comme une surface dynamique qui varie dans le temps. Ce nouveau modèle de champ gravitationnel (qui est désigné EIGEN-6C) a été créé en utilisant des mesures obtenues à partir des satellites LAGEOS, GRACE et GOCE, ainsi que des mesures de gravité au sol et des données de l'altimétrie par satellite.
Comparé au modèle précédent obtenu en 2005 (illustré ci-dessus), l'EIGEN-6C a quadruplé la résolution spatiale.
«Il est particulièrement important d'inclure les mesures du satellite GOCE, à partir desquelles la GFZ a effectué son propre calcul du champ gravitationnel», explique le Dr Christoph Foerste qui dirige le groupe de travail sur le terrain de la GFZ avec le Dr Frank Flechtner.
La mission GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) de l'ESA a été lancée à la mi-mars 2009 et a depuis mesuré le champ gravitationnel de la Terre à l'aide de la gradiométrie par satellite - l'étude et la mesure des variations de l'accélération due à la gravité.
«Cela permet de mesurer la gravité dans des régions inaccessibles avec une précision sans précédent, par exemple en Afrique centrale et dans l'Himalaya», a déclaré le Dr Flechtner. De plus, les satellites GOCE offrent des avantages en matière de mesure des océans.
Dans les nombreux espaces ouverts qui se trouvent sous la mer, le champ de gravité de la Terre présente des variations. GOCE est en mesure de mieux les cartographier, ainsi que les déviations de la surface de l'océan - un facteur connu sous le nom de «topographie dynamique de l'océan» - qui est le résultat de la gravité de la Terre affectant l'équilibre de la surface de l'océan.
Les données de mesure à long terme de la mission GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) de la mission à deux satellites du GFZ ont également été incluses dans le modèle. En surveillant les variables climatiques telles que la fonte des grands glaciers dans les régions polaires et la quantité d'eau saisonnière stockée dans les grands systèmes fluviaux, GRACE a pu déterminer l'influence des changements temporels à grande échelle sur le champ gravitationnel.
Étant donné la nature temporelle des processus liés au climat - sans parler du rôle joué par le changement climatique - des missions en cours sont nécessaires pour voir comment ils affectent notre planète à long terme. D'autant plus que la mission GRACE devrait se terminer en 2015.
Au total, quelque 800 millions d'observations ont servi au calcul du modèle final qui est composé de plus de 75 000 paramètres représentant le champ gravitationnel mondial. Le satellite GOCE à lui seul a effectué 27 000 orbites au cours de sa période de service (entre mars 2009 et novembre 2013) afin de collecter des données sur les variations du champ gravitationnel de la Terre.
Le résultat final atteint une précision centimétrique et peut servir de référence mondiale pour le niveau et la hauteur des mers. Au-delà de la «communauté de gravité», la recherche a également éveillé l'intérêt des chercheurs en génie aérospatial, en sciences de l'atmosphère et en débris spatiaux.
Mais par-dessus tout, il offre aux scientifiques un moyen d'imaginer le monde qui est différent, mais toujours complémentaire, des approches basées sur la lumière, le magnétisme et les ondes sismiques. Et il pourrait être utilisé pour tout, de la détermination de la vitesse des courants océaniques depuis l'espace, à la surveillance de l'élévation du niveau de la mer et de la fonte des calottes glaciaires, à la découverte des caractéristiques cachées de la géologie continentale et même à la furtivité de la force de convection entraînant la tectonique des plaques.
