1

Leur étude donne un nouvel aperçu du flux tourbillonnant de fer à 2800 kilomètres sous la surface de la planète et de la façon dont il a influencé le mouvement du champ magnétique au cours des cent mille dernières années.

Notre champ magnétique est généré et maintenu par un flux convectif de métal en fusion qui forme le noyau externe de la Terre. Le mouvement du fer liquide crée les courants électriques qui alimentent le champ, ce qui permet non seulement de guider les systèmes de navigation, mais aussi de nous protéger des rayonnements extra-terrestres nocifs et de maintenir notre atmosphère en place.

Le champ magnétique est en constante évolution. Les satellites fournissent maintenant de nouveaux moyens de mesurer et de suivre ses variations actuelles, mais le champ existait bien avant l’invention des dispositifs d’enregistrement fabriqués par l’homme. Pour saisir l’évolution du champ à travers les temps géologiques, les scientifiques analysent les champs magnétiques enregistrés par les sédiments, les coulées de lave et les artefacts fabriqués par l’homme. Suivre avec précision le signal du champ du noyau terrestre est extrêmement difficile, si bien que les taux de variation du champ estimés par ces types d’analyse sont encore débattus.

Maintenant, le Dr Chris Davies, professeur associé à Leeds, et le professeur Catherine Constable de la Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego, en Californie, ont adopté une approche différente. Ils ont combiné des simulations informatiques du processus de génération du champ avec une reconstruction récemment publiée des variations temporelles du champ magnétique terrestre couvrant les 100 000 dernières années

Leur étude, publiée dans Nature Communications, montre que les changements dans la direction du champ magnétique terrestre ont atteint des taux jusqu’à 10 fois plus importants que les variations les plus rapides actuellement rapportées, allant jusqu’à un degré par an.

Ils démontrent que ces changements rapides sont associés à un affaiblissement local du champ magnétique. Cela signifie que ces changements se sont généralement produits autour des moments où le champ a inversé sa polarité ou pendant les excursions géomagnétiques, lorsque l’axe du dipôle — correspondant aux lignes de champ qui émergent d’un pôle magnétique et convergent à l’autre — se déplace loin des emplacements des pôles géographiques Nord et Sud.

L’exemple le plus clair de cela dans leur étude est un changement brusque de la direction du champ géomagnétique d’environ 2,5 degrés par an il y a 39 000 ans. Ce changement était associé à une intensité de champ localement faible, dans une région spatiale confinée juste au large de la côte ouest de l’Amérique centrale, et suivait l’excursion globale de Laschamp — une courte inversion du champ magnétique terrestre il y a environ 41 000 ans.

Des événements similaires sont identifiés dans des simulations informatiques du champ qui peuvent révéler beaucoup plus de détails sur leur origine physique que la reconstruction paléomagnétique limitée.

Leur analyse détaillée indique que les changements directionnels les plus rapides sont associés au mouvement de taches de flux inversé à travers la surface du noyau liquide. Ces taches sont plus répandues aux latitudes inférieures, ce qui suggère que les futures recherches de changements rapides de direction devraient se concentrer sur ces zones.

Le Dr Davies, de la School of Earth and Environment, a déclaré : « Nous avons une connaissance très incomplète de notre champ magnétique avant 400 ans. Comme ces changements rapides représentent certains des comportements les plus extrêmes du noyau liquide, ils pourraient donner des informations importantes sur le comportement de l’intérieur profond de la Terre. »

Le professeur Constable a déclaré : « Comprendre si les simulations informatiques du champ magnétique reflètent avec précision le comportement physique du champ géomagnétique tel qu’il est déduit des enregistrements géologiques peut être très difficile.

« Mais dans ce cas, nous avons pu montrer un excellent accord à la fois dans les taux de changement et l’emplacement général des événements les plus extrêmes à travers une gamme de simulations informatiques. Une étude plus approfondie de la dynamique évolutive dans ces simulations offre une stratégie utile pour documenter la façon dont des changements aussi rapides se produisent et pour savoir s’ils se retrouvent également pendant les périodes de polarité magnétique stable comme celle que nous connaissons aujourd’hui. »