À première vue, ce fait est simple : les pôles magnétiques de notre planète ont changé de place avec une certaine fréquence au cours de l’histoire de la Terre. À certains moments du passé, les aiguilles de la boussole pointaient vers le sud au lieu du nord. Mais examinez les détails de ces transitions et les choses deviendront considérablement plus compliquées. À quoi ressemble-t-il exactement lorsque les pôles s’inversent, par exemple ? Et qu’y a-t-il à propos de la « géodynamo » du noyau externe de fer liquide de la Terre qui provoque ce comportement ?
Les enregistrements de ces transitions existent sous plusieurs formes. De petits morceaux de magnétite minérale dans les sédiments auront tendance à s’orienter avec le champ magnétique terrestre lorsqu’ils se mettront en place. Les isotopes dans les carottes de glace peuvent enregistrer des changements dans la capacité du champ magnétique à dévier les particules chargées de l’espace. Et la lave sur terre ou le fond marin contient des cristaux de magnétite qui sont verrouillés en place lorsque la lave se solidifie.
Une nouvelle étude menée par Brad Singer de l’Université du Wisconsin utilise les dernières techniques de datation pour établir une chronologie de l’inversion des pôles la plus récente (qui s’est produite il y a un peu plus de 770 000 ans) basée sur des séquences de coulées de lave à travers le monde.
Les enregistrements proviennent de laves au Chili et dans les îles de Tahiti, Guadeloupe, La Palma et Maui. Tous ont été étudiés précédemment pour suivre l’histoire de notre champ magnétique, car ils hébergent plusieurs coulées de lave qui fournissent chacune un instantané au moment de l’inversion. Mais la méthode utilisée pour dater ces roches – basée sur les isotopes de l’élément argon, qui est piégé dans les cristaux à mesure qu’ils se solidifient – a été suffisamment améliorée au cours des dernières années pour que les roches valent la peine d’être revisitées pour obtenir des dates plus précises pour chaque flux. Les nouvelles mesures s’accompagnent de barres d’erreur d’environ 5 000 ans seulement pour des laves vieilles de 780 000 ans.
Les nouvelles dates aident à établir un calendrier intéressant. Bien que des enregistrements individuels à certains endroits aient semblé enregistrer une inversion incroyablement rapide des pôles, ces laves montrent un processus complexe se déroulant sur quelque chose comme 22 000 ans.
Pour rassembler l’ensemble du tableau, les chercheurs ont également compilé une poignée d’enregistrements magnétiques existants basés sur des carottes de sédiments de fond marin et des carottes de glace. Les carottes de glace ne peuvent vous dire que la force du champ magnétique, tandis que les sédiments enregistreront les emplacements des pôles (bien que probablement de manière moins fiable que les laves). Les sédiments ont l’avantage de se former continuellement au fil du temps, alors que vous ne pouvez obtenir un point de données sur le flux de lave que lorsqu’un volcan a envie de vomir une éruption.
Les chercheurs interprètent ces données supplémentaires comme montrant un affaiblissement majeur du champ magnétique commençant il y a 795 000 ans avant que le pôle ne se retourne et ne se renforce légèrement. Mais il y a environ 784 000 ans, il est redevenu instable – un champ faible avec un pôle variable favorisant l’extrémité sud de la planète. Cette phase a duré jusqu’à il y a environ 773 000 ans, lorsqu’elle a repris assez rapidement de la force et s’est déplacée définitivement vers le pôle géographique nord.
L’équipe a comparé cette chronologie à des idées sur le fonctionnement des retournements de pôles. Une étude clé de 2012 a proposé un schéma d’arrêt commun à toutes les inversions de pôles. Ce patron comprend un à mi-chemin flip suivi d’un véritable flip complet qui revient à mi-chemin retour avant de se stabiliser dans la nouvelle orientation, le tout sur 9 000 ans ou moins. Plutôt que d’adapter ce modèle assez simple, les nouveaux chercheurs pointent vers une simulation de modèle de 2011 qui, selon eux, est plus similaire. Bien que ce modèle ait mis 50 000 ans pour effectuer la transition, il a montré un schéma correspondant d’augmentation et de diminution de l’intensité du champ et de la variabilité des pôles.
En raison de cette correspondance, ils affirment que cette simulation de modèle “fournirait un excellent point de départ pour concevoir de futures simulations” qui creuseraient ce qui ferait que cet événement d’inversion se comporte de cette façon. Comme un conducteur qui apprend pour la première fois un changement de vitesse, il semble prendre des années avant que les ajustements difficiles et les démarrages ne se calment enfin.
Science Advances, 2019. DOI : 10.1126/sciadv.aaw4621 (À propos des DOI).