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La dernière inversion magnétique s'est produite en moins de 100 ans

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Personne ne savait vraiment en combien de temps le champ magnétique de la Terre pouvait basculer lors d'une inversion. Une équipe de chercheurs a découvert que la dernière en date, celle de Matuyama-Brunhes, s'est produite en moins de 100 ans, il y a 786.000 ans.

Le pôle Nord magnétique était dans l'hémisphère sud voici un million d'années. Cette carte montre comment, à partir d'il y a environ 789.000 ans, le pôle Nord a erré autour de l'Antarctique pendant plusieurs milliers d'années avant de foncer en direction de l'hémisphère nord, il y a 786.000 ans et finir par occuper l'orientation que nous connaissons aujourd'hui dans l'Arctique. © 2014 UC Regents

Les inversions du champ magnétique de la Terre ont été découvertes il y a à peine plus de 100 ans. Elles ont laissé des traces sous forme d'aimantations rémanentes de roches, en particulier des laves contenant des minéraux à base d'oxyde de fer. En se refroidissant, elles ont en effet enregistré l'orientation du champ magnétique local, ce qui permet d'en déduire la position des pôles magnétiques à une époque donnée.

Il est possible d'observer et de mesurer des aimantations rémanentes dans des roches sédimentaires, par exemple des argiles. La science du paléomagnétisme s'est fortement développée depuis les années 1960 au moment où l'on s'est aperçu qu'elle constituait une preuve de la théorie de la dérive des continents et qu'elle permettait de retracer leur histoire mouvementée, mais passionnante dans le cadre de la théorie de la tectonique des plaques.

Découvreur des inversions magnétiques, le physicien Bernard Brunhes avait demandé à des ingénieurs du génie civil de le prévenir s’ils trouvaient une couche d’argile recouverte d’une coulée de lave. En effet, il étudiait le magnétisme fossile enregistré dans l’argile cuite, phénomène alors déjà connu, notamment avec les poteries antiques. En 1905, un ingénieur lui parla du hameau de Pont-Farin. Une telle double couche se remarque dans le fossé bordant la route, encore visible aujourd’hui, car sous l’action de la chaleur, l’argile s’est transformée en brique rouge, comme on le voit nettement ici. La couche grise correspond à une coulée de basalte datée de 4,8 millions d’années. Elle s’est produite au moment où la polarité du champ magnétique de la Terre était inversée, ce qui a permis à Bernard Brunhes de faire sa découverte. © Laurent Sacco, Futura-Sciences

Des inversions magnétiques plus ou moins chaotiques

Le phénomène des inversions magnétiques a pu être relié au fonctionnement de la géodynamo terrestre dans le noyau de la Terre. Sa physique peut être étudiée sur ordinateur, mais aussi en laboratoire comme l'a prouvé l'expérience VKS il y a quelques années. On ne comprend pas encore très bien ces inversions qui semblent se produire de façon plus au moins chaotique au bout de quelques milliers ou millions d'années en général.

Des liens possibles avec les mouvements résultant de la tectonique des plaques ont cependant été suggérés. Une des questions qui reste ouverte est celle du temps mis par le champ magnétique de la Terre pour s'inverser. Une équipe internationale de chercheurs en géosciences vient d'apporter une contribution importante à la résolution de cette question dans un article paru dans Geophysical Journal International.

De gauche à droite, Biaggio Giaccio, Gianluca Sotilli, Courtney Entorse et Sébastien Nomade assis à côté d’un affleurement dans le bassin de Sulmona dans la chaîne des Apennins. Une couche de cendres volcaniques intercalée avec des strates de sédiments du lac peut être vue au-dessus de leurs têtes. Sotilli et Entorse pointent une couche de sédiments correspondant à l’inversion magnétique de Matuyama-Brunhes. © Paul Renne

Des inversions magnétiques sans impact sur la biosphère

En étudiant des couches de sédiments lacustres anciens à présent exposées dans le bassin de Sulmona de l'est de Rome dans les Apennins, ils y ont trouvé des strates de cendres provenant des éruptions des volcans voisins, par exemple le Vésuve. En utilisant la méthode de datation isotopique argon-argon, il a été possible de déterminer les âges des couches de cendres. Comme les couches de sédiments se sont déposées de façon régulière pendant environ 10.000 ans, il a été possible de les dater avec une excellente résolution temporelle. Surtout, en complétant ces datations par des mesures paléomagnétiques, il a été possible de découvrir que les couches étudiées gardaient la mémoire de la transition du champ magnétique de la Terre lors de sa plus récente inversion, celle de Matuyama-Brunhes. On estimait auparavant qu'elle s'était produite entre 770.000 et 795.000 ans avant le présent. Il est maintenant possible d'affirmer qu'elle s'est produite voici environ 786.000 ans. Mieux, il aurait suffi de moins d'un siècle pour que le champ magnétique bascule d'une polarité à une autre.

Avant cet événement, les chercheurs ont découvert que le champ magnétique de la Terre était instable, avec des mouvements des pôles magnétiques, durant environ 6.000 ans. Il y a même eu deux périodes, d'environ 2.000 ans chacune, durant lesquelles son intensité était faible. On ne peut donc pas exclure, connaissant la baisse de l'intensité constatée du champ magnétique actuel de la Terre, qu'une inversion très rapide soit sur le point de se produire.

Aucun impact réellement significatif d'une telle inversion sur la biosphère n'a été découvert. Elle s'accompagne pourtant d'une augmentation du flux de rayons cosmiques au sol, du fait d'une perte partielle du bouclier magnétique de la Terre pendant l'inversion. Cependant, on peut penser qu'elle aurait un impact non négligeable sur notre civilisation technologique et que les taux de cancers augmenteraient.

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