Planète

Inversion magnétique

DéfinitionClassé sous :géologie , géomagnétisme , inversion magnétique
Simulation numérique de l'inversion du champ magnétique de la Terre (Crédit : Gary A Glatzmaier)

Les inversions magnétiques sont un phénomène lié au champ magnétique terrestre correspondant à un changement périodique de la polarité de ce champ au cours des temps géologiques. 

Leur découverte a été faite en 1905 par Bernard Brunhes alors qu'il était le directeur de l'observatoire du Puy de Dôme à Clermont-Ferrand en Auvergne. Ce géophysicien avait alors mis en évidence que certaines roches, comme des coulées de lave, capables de garder en mémoire la direction du champ magnétique de la Terre à une époque donnée, indiquaient clairement qu'autrefois une boussole aurait pointé, non pas en direction du nord, mais bien vers le sud. Quelques années plus tard, le géophysicien Japonais Matuyama devait faire la même découverte, toujours sans convaincre la communauté scientifique. A partir des années 50, et surtout suite à la publication retentissante de Vines et Matthews en 1963, l'existence de séries d'inversions globales de l'orientation du champ magnétique terrestre s'est non seulement imposée mais s'est trouvée être au cœur de la confirmation de la théorie de la dérive des continents de Wegener. Une chronologie de ces inversions a été dressé comme on peut le voir ci-dessous

En se refroidissant, les coulées de lave enregistrent le champ magnétique de la Terre à une époque. Ces enregistrements donnent lieu à une chronologie dont l'une porte le nom de Bernard Brunhes. Crédit : Pierre-André Bourque et Pauline Dansereau.

L'origine de ces inversions fait l'objet de nombreuses recherches théoriques, notamment avec des simulations numériques, et aussi des expériences en laboratoire. Le champ magnétique de la Terre proviendrait de ce qu'on appelle une dynamo auto-excitatrice. On parle aussi souvent de l'effet dynamo.

L'explication moderne est en effet partie des tentatives en ce sens de Larmor en 1919 pour expliquer le champ magnétique des taches solaires. Celui-ci avait déjà noté que sa théorie pouvait tout aussi bien s'appliquer à la Terre, si celle-ci possédait une partie fluide et conductrice. Il faudra attendre les travaux des sismologues Inge Lehmann et Harold Jeffreys pour en avoir la preuve.

Les travaux pour développer la théorie de la dynamo auto-excitée de Larmor se multiplient mais elles reçoivent un coup de frein sérieux avec le « no-go » théorème de Cowling en 1934. Comme toujours, un théorème d'impossibilité ne tient qu'en fonction de ses hypothèses, en l'occurrence celle d'axisymétrie, et si l'on ajoute des mouvements turbulents dans le noyau liquide en fer conducteur, l'objection est levée ! De nos jours, les simulations numériques et les expériences en laboratoires portant sur des dynamos auto-excitatrices, reproduisant le champ magnétique de la Terre et ses inversions, montrent que les pionniers de la théorie de la géodynamo, parmi lesquels on trouve les noms de Elssaser, Bullard et surtout Braginsky avaient raison de ne pas s'être laissés arrêter par ce théorème.