Un liquide chaud qui tourbillonne autour du noyau externe de la Terre alimente un gigantesque champ magnétique qui enveloppe notre planète depuis ses balbutiements, la protégeant des rayonnements solaires nocifs. Mais ce champ magnétique est connu pour devenir agité - et quelques fois tous les millions d'années, les pôles se renversent et le sud magnétique devient le nord magnétique et vice versa.
Maintenant, une nouvelle étude suggère que les pôles magnétiques peuvent se retourner beaucoup plus fréquemment que ne le pensaient les scientifiques. C'est ce qui semble s'être produit il y a environ 500 millions d'années pendant la période cambrienne, lorsque les créatures de la Terre subissaient des poussées de croissance évolutives, se transformant en formes de vie plus complexes.
Pour comprendre le fonctionnement du champ magnétique pendant cette période, un groupe de chercheurs de l'Institut de physique du Globe de Paris et de l'Académie russe des sciences ont prélevé des échantillons de sédiments d'un affleurement du nord-est de la Sibérie.
En laboratoire, ils ont déterminé l'orientation des particules magnétiques piégées dans les sédiments en les chauffant lentement à des températures extrêmes pour les démagnétiser. L'orientation des particules correspondait à la direction du champ magnétique (dans quel sens le nord magnétique pointait, par exemple) au moment et à l'endroit où les sédiments étaient déposés. Les chercheurs ont affiné l'âge des sédiments en datant des fossiles de trilobite trouvés dans les mêmes couches, et ont ainsi pu se rapprocher lorsque les champs magnétiques ont basculé.
L'équipe a découvert qu'il y a environ 500 millions d'années, le champ magnétique de la planète s'est inversé environ 26 fois tous les millions d'années, soit la fréquence la plus élevée jamais suggérée. C'est "extrême", étant donné que jusqu'à récemment, cinq flips par million d'années étaient considérés comme très élevés, a déclaré l'auteur principal Yves Gallet, directeur de recherche du Centre national de la recherche scientifique à l'Institut de physique du Globe de Paris.
Mais peut-être "tout aussi intéressant" est que peu de temps après, en quelques millions d'années, la fréquence des retournements a chuté extrêmement rapidement, a déclaré Gallet. Il y a entre 495 millions et 500 millions d'années, le champ magnétique a commencé à basculer à un rythme d'environ une à deux fois tous les millions d'années.
"L'idée dominante pendant de nombreuses années" était que la fréquence des inversions de champ magnétique n'évoluerait que progressivement sur des dizaines de millions d'années, a-t-il dit. Mais "ici, nous montrons un changement soudain de fréquence d'inversion se produisant sur une échelle de temps d'un million d'années."
Il est clair que le processus qui a généré le champ magnétique dans le noyau externe il y a 500 millions d'années était très différent de celui observé aujourd'hui, a-t-il ajouté. Mais ce qui, exactement, a poussé le champ magnétique terrestre à se retourner si fréquemment, n'est pas clair, a-t-il déclaré. Une possibilité est que les inversions fréquentes pourraient avoir été provoquées par des changements des conditions thermiques à la frontière entre le noyau externe en fer liquide et le manteau entraîné par la dynamique du manteau, a-t-il dit. Des études récentes ont également suggéré que le noyau interne pourrait avoir commencé à se refroidir et à se solidifier il y a environ 600 ou 700 millions d'années. Ce processus aurait également pu jouer un rôle dans le fonctionnement du champ magnétique, a-t-il dit.
La dernière inversion du champ magnétique s'est produite il y a environ 780 000 ans, mais bien qu'il soit à craindre que cela se reproduise bientôt - ce qui pourrait affaiblir temporairement le champ, provoquant un rayonnement solaire nocif - il n'est probablement pas "bientôt" en termes d'années humaines.
"Il est important de se rappeler que l'échelle de temps que nous considérons pour l'évolution de la fréquence d'inversion magnétique est d'au moins quelques millions d'années", a déclaré Gallet. A cette échelle, les inversions de champ magnétique pourraient évoluer pour être plus ou moins rapides. Mais "une inversion de polarité magnétique n'est pas pour demain", a-t-il ajouté.
Les résultats ont été publiés en ligne le 20 septembre dans la revue Earth and Planetary Science Letters.
Note de l'éditeur: Cet article a été mis à jour le 11 octobre à 9 h 50 pour clarifier que les inversions fréquentes pourraient avoir été causées par des changements dans les conditions thermiques à la frontière entre le noyau de fer liquide et le manteau, plutôt que dans le liquide -noyau de fer.
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