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Deux millions d'années de variations du champ magnétique terrestre

ActualitéClassé sous :physique , inversion du champ magnétique terrestre , Terre

Pour tenter d'éclaircir le mystère non résolu de l'origine des inversions du champ magnétique terrestre, des chercheurs de l'Institut de physique du globe de Paris et du Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement ont étudié la variation de l'intensité du champ magnétique dipolaire au cours des deux derniers millions d'années. Ils ont analysé des sédiments provenant de différents bassins océaniques répartis autour du globe. Les résultats, publiés dans la revue Nature du 9 juin, révèlent de nouvelles propriétés du champ magnétique associées aux inversions.

Courbe de l'évolution de la paléointensité. L'intensité du champ magnétique terrestre est très fluctuante. Elle est en moyenne plus forte pendant la période Brunhes que pendant la période Matuyama.

Le champ magnétique terrestre, que l'on assimile à un dipôle à la surface de la Terre (dont les pôles attirent la pointe aimantée de la boussole), ne cesse de varier au cours du temps au point de pouvoir s'inverser fréquemment à l'échelle des temps géologiques : le pôle nord passant au sud et réciproquement.

Cette particularité bien connue en géologie a permis d'établir une échelle de temps utilisée pour dater les roches. L'origine et les mécanismes associés à ces inversions restent à éclaircir. On sait que le champ magnétique est induit par des courants animant l'alliage de fer et de nickel en fusion qui constitue la partie liquide du noyau de la Terre. C'est ce que l'on appelle la dynamo terrestre. On pense que si le champ varie à la surface de la Terre, c'est vraisemblablement que les courants du noyau liquide, situé à plus de 2900 km de profondeur, ne sont pas stables. Que se passe-t-il dans le noyau qui provoque une inversion du champ magnétique ? On ne le sait pas encore. Pour tenter d'élucider ce mystère qui mobilise les spécialistes de tous pays depuis des décennies, deux voies complémentaires sont possibles : la modélisation numérique ou expérimentale et l'analyse précise des variations du champ magnétique au cours du temps.

C'est cette dernière voie qu'ont choisie Jean-Pierre Valet et ses deux collègues Laure Meynadier et Yohan Guyodo depuis plusieurs années. Ils ont analysé finement les variations du champ magnétique enregistrées par l'aimantation des sédiments marins provenant de différents bassins océaniques répartis autour du globe. Pour la première fois, ils viennent de reconstituer l'évolution de l'intensité du champ dipolaire à l'échelle globale au cours des deux derniers millions d'années.

Cette intensité fluctue considérablement au cours du temps, même entre deux inversions quand le dipôle est considéré comme étant stable. Les chercheurs ont observé différentes périodes correspondant à des intensités moyennes du dipôle sensiblement différentes. Ils montrent que plus cette intensité moyenne est faible, plus la fréquence des inversions est grande : en effet, pendant ces périodes de faible intensité moyenne le champ continue à fluctuer avec la même amplitude. Il atteint donc d'autant plus fréquemment des valeurs très faibles. C'est alors que des instabilités importantes peuvent aboutir à un renversement du pôle. Au cours de ces deux millions d'années plusieurs inversions se sont produites. Pour chacune d'elles les chercheurs ont constaté un comportement systématique : l'intensité diminue régulièrement avant chaque inversion pendant 60 à 80 mille ans, puis augmente très rapidement lorsque le renversement est achevé. Cette dissymétrie témoigne de mécanismes différents qui restent à comprendre lors de ces phases de dégradation et de régénération du champ.

Ces observations sont précieuses pour les modélisateurs qui doivent les confronter aux résultats des modélisations numériques de la dynamo terrestre et parvenir à comprendre les mécanismes des inversions.

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