Postdoctoral en Mécanique des fluides géophysiques astrophysiques F/H

Missions
Ce projet vise à étudier la dynamique et les conséquences de la convection double-diffusive dans
des contextes géophysiques et astrophysiques. La convection en doigts de sel est un type d’instabilité
double-diffusive qui se produit en présence d’un gradient thermique stabilisant et d’un gradient de
composition déstabilisant. Initialement étudiée en océanographie, cette instabilité est susceptible de
se développer dans les noyaux liquides des planètes telluriques comme la Terre ou Mercure, dans
les étoiles, les naines blanches, ainsi que dans les proto-étoiles à neutrons (où elle forme des doigts
de neutrons analogues aux doigts de sels océaniques). Ce type de convection thermo-solutale en-
traîne un transport de chaleur et de composition qui modifie la structure et l’évolution des planètes
et des étoiles. Dans le contexte des proto-étoiles à neutrons, les doigts de neutrons peuvent aug-
menter la luminosité des neutrinos, jouant un rôle dans le mécanisme d’explosion des supernovas,
et peuvent également générer des champs magnétiques intenses expliquant les champs de surface
des étoiles à neutrons. Jusqu’à présent, la convection en doigts de sel a été principalement étudiée
via des modèles numériques cartésiens locaux et seul un petit nombre de simulations a été effectué
en géométrie sphérique, pertinente pour les objets astrophysiques. Étant donné que la rotation et le
champ magnétique jouent un rôle dynamique crucial dans les intérieurs planétaires et stellaires, le
projet a pour objectif d’explorer l’impact de ces effets sur la convection en doigts de sel en géométrie
sphérique.

MissionsCe projet vise à étudier la dynamique et les conséquences de la convection double-diffusive dansdes contextes géophysiques et astrophysiques. La convection en doigts de sel est un type d’instabilitédouble-diffusive qui se produit en présence d’un gradient thermique stabilisant et d’un gradient decomposition déstabilisant. Initialement étudiée en océanographie, cette instabilité est susceptible dese développer dans les noyaux liquides des planètes telluriques comme la Terre ou Mercure, dansles étoiles, les naines blanches, ainsi que dans les proto-étoiles à neutrons (où elle forme des doigtsde neutrons analogues aux doigts de sels océaniques). Ce type de convection thermo-solutale en-traîne un transport de chaleur et de composition qui modifie la structure et l’évolution des planèteset des étoiles. Dans le contexte des proto-étoiles à neutrons, les doigts de neutrons peuvent aug-menter la luminosité des neutrinos, jouant un rôle dans le mécanisme d’explosion des supernovas,et peuvent également générer des champs magnétiques intenses expliquant les champs de surfacedes étoiles à neutrons. Jusqu’à présent, la convection en doigts de sel a été principalement étudiéevia des modèles numériques cartésiens locaux et seul un petit nombre de simulations a été effectuéen géométrie sphérique, pertinente pour les objets astrophysiques. Étant donné que la rotation et lechamp magnétique jouent un rôle dynamique crucial dans les intérieurs planétaires et stellaires, leprojet a pour objectif d’explorer l’impact de ces effets sur la convection en doigts de sel en géométriesphérique.L’IPGP, institut de recherche en géosciences de renommée mondiale affilié au CNRS et établissementconstitutif de l’Université Paris Cité, rassemble plus de 500 chercheurs et couvre toutes les disciplinesdes sciences de la Terre et des planètes à travers l’observation, l’expérimentation et la modélisation àtoutes les échelles temporelles et spatiales.Les thèmes de recherche s’articulent autour de quatre grands axes interdisciplinaires : Intérieur de laTerre et des planètes, Risques naturels, Systèmes terrestres et Origines.L’IPGP gère également des observatoires certifiés en volcanologie, sismologie, géomagnétisme, gra-vimétrie et érosion. Ses observatoires permanents surveillent notamment les quatre volcans actifsfrançais situés en Guadeloupe, en Martinique, à La Réunion et à Mayotte (REVOSIMA).L’institut dispose de ressources informatiques, ainsi que d’installations expérimentales et analytiquesde pointe et bénéficie d’un soutien technique de premier ordre. Grâce à son département de formationuniversitaire et doctorale, l’IPGP propose des programmes en géosciences qui intègrent l’observation,l’analyse quantitative et la modélisation, reflétant la qualité, l’étendue et la diversité thématique desrecherches menées par ses équipes. ActivitésLe ou la postdoctorant(e) effectuera des simulations 3D sphériques globales de convection en doigtsde sel à l’aide du code open-source MagIC, un solveur pseudo-spectral utilisant une parallélisationhybride MPI-openMP pour résoudre les équations de la MHD en géométrie sphérique dans l’approxi-mation de Boussinesq.> Il ou elle commencera ses travaux à l’IPGP sur l’effet de la rotation sur la convection en doigts desel en régime purement hydrodynamique. Il ou elle réalisera une étude paramétrique pour dériverdes lois d’échelle qui permettront d’estimer l’efficacité du transport induit par la convection en doigtsde sel. Ces simulations numériques permettront également d’étudier l’impact de la rotation sur laformation de vents zonaux.> Il ou elle étendra ensuite ses recherches aux cas magnétisés au sein de l’équipe AIM. Le premierobjectif consistera à étudier l’effet de différentes configurations de champ magnétique imposé. Lesecond objectif consistera à évaluer la capacité dynamo de ces écoulements dans des régimes deparamètres encore non explorés dans la littérature actuelle.Cette offre d’emploi est financée par le projet HERMES, lauréat du programme inIdEx 2025-2030de l’Université Paris Cité, soutenu par l’IPGP en collaboration avec les laboratoires APC et AIM.Ce projet favorise une nouvelle collaboration entre deux équipes de l’Université Paris Cité, localisée àl’IPGP et à l’UMR AIM.> L’équipe de l’IPGP est composée de Thomas Gastine (gastine@ipgp.fr) et Alexandre Fournier(fournier@ipgp.fr). Thomas Gastine est le principal développeur du code MagIC (github.com/magic-sph/magic), qui sera utilisé pour les simulations. Alexandre Fournier est responsable scientifiquedu service de calcul haute performance de l’IPGP, S-CAPAD. Ensemble, ils ont déjà encadré lathèse de doctorat de Théo Tassin et possèdent une expertise de longue date en modélisation desintérieurs planétaires.> L’équipe de l’UMR AIM est composée de Raphaël Raynaud (raphael.raynaud@cea.fr) et JérômeGuilet (jerome.guilet@cea.fr). Ils ont adapté le code MagIC pour modéliser différents types dedynamos dans des proto-étoiles à neutrons.