Depuis la dernière centaine d’années, le mécanisme à l’origine des variations affectant le pôle nord magnétique terrestre constitue une énigme pour les scientifiques. Chaque année, il se déplace vers le nord d’environ 48 km en moyenne. Cependant, deux géophysiciens ont récemment publié une étude dans laquelle ils identifient l’un des mécanismes probables à l’origine de ce déplacement magnétique rapide.
À cause de ce mouvement magnétique, le World Magnetic Model — qui traque le champ géomagnétique et informe les compas, le GPS pour smartphone et les systèmes de navigation embarqués sur les avions et les navires — est imprécis. Étant donné que la prochaine mise à jour de WMM n’était pas prévue avant 2020, l’armée américaine a demandé une mise à jour rapide sans précédent pour prendre en compte l’accélération du déplacement du nord magnétique.
Les auteurs de la nouvelle étude publiée dans la revue Nature Geoscience avancent une explication au mécanisme qui sous-tend ce déplacement et proposent ainsi des moyens de prédire sa trajectoire et ses changements de direction.
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Des ondes magnétiques dans le noyau à l’origine des variations du champ géomagnétique
Le champ magnétique de la Terre existe grâce aux vortex convectifs de nickel et de fer liquides dans le noyau extérieur de la planète, à environ 2900 kilomètres sous la surface. Ancré dans les pôles magnétiques nord et sud (qui ont tendance à se déplacer et même à s’inverser tous les millions d’années environ), le champ géomagnétique voit son intensité et sa dynamique changer en fonction des mouvements convectifs.
Des changements périodiques et parfois aléatoires dans la distribution de ce métal liquide turbulent peuvent provoquer de fortes variations dans le champ magnétique. Ces variations géomagnétiques influent sur la migration du pôle magnétique nord et peuvent même le détourner loin de sa position.
Jusqu’à présent, prédire ces changements de champ magnétique a été un défi. Mais dans la nouvelle étude, les géophysiciens Julien Aubert et Christopher Finlay ont tenté de simuler les conditions physiques du noyau de la Terre en demandant à des superordinateurs d’effectuer des calculs sur environ 4 millions d’heures.
Les chercheurs savaient que le mouvement de la chaleur de l’intérieur de la planète pourrait influencer le champ magnétique. En général, cela se produit à une vitesse d’environ 9 kilomètres par an. Mais ils ont constaté que, parfois, il y avait des poches de fer liquide dans le noyau, qui étaient beaucoup plus chaudes et légères que le fluide environnant. Si la différence entre ces phases de fluide chaudes et moins denses et leurs homologues plus froides et plus denses est suffisante, le liquide chaud peut monter très rapidement.
Ce mouvement rapide déclenche ensuite des ondes magnétiques qui se propagent vers la surface du noyau, provoquant des secousses géomagnétiques. « Imaginez ces ondes comme des cordes vibrantes d’un instrument de musique » explique Aubert.
La stabilité cruciale du nord magnétique pour les systèmes de navigation
Garder un œil sur le nord magnétique est impératif pour les forces armées européennes et américaines car leurs systèmes de navigation reposent sur le WMM. Il en va de même pour les compagnies aériennes commerciales et les applications GPS pour smartphone, afin d’aider les pilotes et les utilisateurs à localiser leur emplacement et à naviguer en conséquence.
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C’est pourquoi le British Geological Survey et la National Oceanic and Atmospheric Administration mettent à jour le WMM tous les cinq ans. La première mise à jour demandée par l’armée américaine a été effectuée le 4 février. Mais même avec ces mises à jour périodiques, les secousses géomagnétiques compliquent le maintien de la précision du modèle. Le nouveau modèle proposé par les chercheurs pourrait résoudre ce problème en aidant à prédire comment le champ magnétique de la Terre pourrait évoluer.
Le champ magnétique terrestre pourrait-il disparaître ?
Le champ magnétique terrestre protège l’atmosphère des rayonnements cosmiques. La disparition du champ magnétique entraînerait donc l’irradiation de la surface de la Terre. Mais selon Revenaugh, il est très peu probable que cela se produise, car le noyau de la Terre ne devrait jamais cesser de tourner.
Selon Revenaugh, un scénario probable impliquerait une inversion des pôles magnétiques, comme ce fut le cas il y a 780’000 ans. Lorsque de tels renversements se produisent (il y en a eu plusieurs dans l’histoire de la Terre), le champ magnétique chute à environ 30% de sa force totale, déclare-t-il.
Bien qu’un tel scénario ne soit pas au cœur des préoccupations, Revenaugh a ajouté qu’il était toujours important d’améliorer la compréhension de la dynamique du champ magnétique par les scientifiques. « Mieux nous pourrons le modéliser, mieux nous pourrons comprendre ce qu’il se passe » conclut-il.