Une analyse paléomagnétique d’une excursion du champ magnétique terrestre (instabilité brève du champ magnétique) basée sur des stalagmites, révèle des détails de dérives interhémisphériques centennales et millénaires — ce qui au niveau géologique est plutôt bref — ainsi que des oscillations d’inclinaison du champ magnétique pendant les périodes d’intensité géomagnétique faibles, il y a maintenant plus de 100’000 ans.

Les fluctuations rapides du champ magnétique ne sont pas si surprenantes en soit, mais c’est la première fois que des chercheurs parviennent à définir la durée de l’une de ces fluctuations de manière aussi précise, sans compter que les chiffres sont plus bas que ce que l’on pensait jusque là. Un changement géomagnétique aussi brutal (d’un point de vue géologique) dans un avenir proche poserait probablement d’importants problèmes pour les sociétés fortement tributaires de la technologie numérique.

Comme vous le savez, nous sommes constamment entourés de « forces » qui s’alignent avec l’axe de la Terre (lignes de champ magnétique), que l’on peut « lire » avec une simple boussole, celle-ci s’orientant magnétiquement de façon à indiquer le nord (du pôle Sud magnétique vers le le pôle Nord magnétique). Le champ magnétique terrestre est généré par les mouvements de convection du noyau externe de notre planète, mais nous en savons encore étonnamment peu sur sa formation et son évolution.

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Le champ magnétique laisse, fort heureusement pour les chercheurs, une trace indélébile sur la croûte terrestre. Les différents minéraux magnétisés par ce champ, solidifiés par exemple sous la forme de roches ignées (ou roches magmatiques), permettent de fournir des indices sur l’orientation du champ avant leur refroidissement.

champ magnetique terrestre

Le champ magnétique terrestre, à l’image de celui d’un aimant droit. Crédits : Wikipédia

C’est le géophysicien japonais Motonori Matuyama qui en 1929, suite à une découverte du chercheur français Bernard Brunhes datant de 1906, a mis à l’épreuve les hypothèses de ce dernier (sur la variation et les inversions du champ magnétique terrestre), fournissant la première preuve concrète que notre champ magnétique est plutôt instable et n’a pas toujours montré la même direction.

En commémoration à leurs contributions respectives, le dernier grand renversement de polarité du champ magnétique terrestre a été nommé d’après les deux scientifiques. L’inversion de Matuyama-Brunhes décrit maintenant un événement survenu il y a 780’000 ans, lorsque le pôle Nord et Sud se sont inversés.

L’inversion de Matuyama-Brunhes est le dernier renversement complet s’étant produit. Cependant, de plus petites déviations dans les positions des pôles, appelées excursions géomagnétiques, semblent se produire beaucoup plus fréquemment.

Il y a environ 41’000 ans par exemple, il y eut une faible variation du champ, lorsque ce dernier s’est affaibli à seulement 5% de sa force actuelle, et ce pendant quelques siècles.

Sans le champ magnétique terrestre, une grande partie de nos technologies électroniques, aussi bien en surface qu’en orbite, pourrait faire face à un véritable bombardement magnétique qui risquerait alors de griller leurs circuits. De ce fait, notre compréhension du champ magnétique terrestre et de ces changements est d’une importance capitale étant donné la nature protectrice de cette bulle magnétique nous protégeant des particules chargées provenant du Soleil.

« Même avec le fort champ magnétique de la Terre aujourd’hui, nous sommes toujours sensibles aux tempêtes solaires qui peuvent mettre en péril notre société, qui est littéralement basée sur l’électricité », explique le géophysicien Andrew Roberts de l’Australian National University.

Si le champ magnétique doit subir des variations, nous voulons être en mesure de le savoir bien avant que cela ne se produise. Malheureusement, nous ne savons pas vraiment quels indices rechercher. La roche ignée est un bon élément de recherche car elle capture un instantané de la direction du champ magnétique, mais il manque souvent la trace de variations plus subtiles, qui sont importantes pour les différentes études.

Ainsi, en collaboration avec une équipe internationale de chercheurs, Roberts a cherché une source à croissance plus lente. Une stalagmite poussant sur le sol d’une grotte dans la province du Guizhou, dans le sud-ouest de la Chine, s’est avérée contenir « l’enregistrement parfait ».

La base de la roche, longue de 1 mètre, s’est formée il y a environ 107’000 ans. Au cours des 16’000 années suivantes, la roche a continué à accumuler des couches de minéraux dissous comprenant un composé de fer appelé magnétite, enregistrant des informations sur le champ magnétique.

La stalagmite a été découpée en plus de 190 échantillons avant d’être analysée à l’aide d’un magnétomètre cryogénique à haute résolution, fournissant une résolution à l’échelle du siècle. Cela a permis d’obtenir la direction et la force du champ magnétique terrestre il y a environ 100’000 ans.

Parmi plusieurs petites variations de polarité, les chercheurs ont repéré un petit renversement de la polarité qui se serait produit il y a 98’000 ans, et qui aurait persisté pendant un siècle ou deux avant de s’annuler.

Sur une échelle de temps géologique, cette excursion est étonnamment brève et pourrait suggérer que tout changement important apporté à notre champ magnétique peut être brusque et rapide, ce qui limite les possibilités de détection précoce.

« Les enregistrements fournissent des informations importantes sur le comportement passé du champ magnétique, qui s’est avéré varier beaucoup plus rapidement qu’on ne le pensait », explique Roberts.

Les données suggèrent que, à mesure que le champ de la planète s’affaiblit, les fluctuations de sa force augmentent, ce qui indique que l’instabilité de l’activité géologique est plus proche du noyau externe de la Terre. L’étude a été publiée dans la revue PNAS.

Des recherches comme celle-ci suggèrent que d’importants changements dans notre champ magnétique pourraient être imminents, il est donc utile que les scientifiques y prêtent attention. Notre enveloppe protectrice commence à s’affaiblir d’années en années et certains spéculent qu’une autre excursion serait à venir dans un avenir plus ou moins proche.

Cependant, nous rappelons qu’une excursion magnétique n’est pas un renversement à part entière, mais une instabilité passagère du champ magnétique. Mais cela ne signifie pas pour autant qu’il n’y aurait aucun impact sur nos différentes technologies, au contraire. Pour limiter les impacts technologiques (qui selon la gravité ne nécessiterait pas plus que des recalibrages d’appareils, tels que nos satellites), il reste donc nécessaire de s’y préparer correctement.

Source : PNAS

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