|
|
|
Le champ magnétique terrestre L'inversion du champ géomagnétique (III) Vers 1906, le physicien français Brunhes nota que dans certaine laves, le champ magnétique était inversé, phénomène confirmé par le japonais Matuyama qui suggéra l'existence d'inversions répétées du champ géomagnétique au cours des temps géologiques. Mais sa théorie restera méconnue.
Après beaucoup de tâtonnements, à partir de 1960, physiciens et géologues réalisèrent des études isotopiques et de magnétostratigraphie des roches basaltiques et parviennent à établir une théorie qui confirma l'idée de Matuyama. Ils suggérèrent que le noyau de la Terre interagissait avec le manteau, créant ainsi que nous l'avons évoqué un phénomène de dynamo à l'origine du champ géomagnétique. Cette inversion est également visible sur les dorsales océaniques à l'endroit des divergences des plaques tectoniques. Les mesures magnétiques relevées traversalement à travers l'Atlantique suivent une forme en créneau, avec des plateaux d'intensités élevées régulièrement espacés par des intensités plus faibles. Ce phénomène périodique s'explique par le déplacement des plaques, l'empreinte magnétique ne s'incrustant de manière définitive qu'au moment de la cristallisation des laves. Il est donc normal d'observer des zones alternées de polarité magnétique opposée au fur et à mesure de l'écoulement du magma sur le plancher des océans.
Si les modèles géomagnétiques dont celui précuseur de Glatzmaier et Roberts présenté ci-dessus prédisent une inversion du champ magnétique, ces modèles nous disent également que l'inversion est annoncé par l'apparition de taches de flux inverse (où les polarités sont inversées). Ces taches de flux inverse se forment lorsque les lignes régulières du champ magnétique portant une certaine polarité sont enroulées par le magma fluide et, à l'image d'une boucle ou d'un noeud, percent la surface terrestre, formant des taches où la polarité magnétique est inversée. Un phénomène similaire se produit sur le Soleil. Sur le terrain, on a effectivement découvert qu'entre 1980 et 2000, deux taches de flux inverse situées dans la région subtropicale de l'hémisphère sud se sont agrandies et de nouvelles taches sont apparues dans l'hémisphère Nord. Il pourrait s'agir d'un indice en faveur d'une prochaine inversion de flux. Mais cette évolution n'est pas "dramatique" et il faudra bien plus qu'un indice et quatre petites taches de flux inverse pour renforcer cette hypothèse.
En revanche, sur la même période et pour certaines valeurs des paramètres (E=3x10-4, q=3, Ra=13.32) le moment magnétique oscille très fortement avec des bouffées de champ magnétique qui fluctuent près de 0. Etant donné qu'il présente en moyenne de faibles valeurs et est très peu dipolaire, ceci explique pourquoi les physiciens préfèrent représenter l'évolution du champ magnétique à travers l'inclinaison du dipole. La dernière inversion dite de Matuyama-Brunhes est survenue il y a environ 780000 ans et avait duré 181000 ans. Statiquement la durée moyenne des inversions est de 200000 ans. Certains géologues pensent que notre planète est en retard sur ce cycle qu'ils jugent quasi-périodique mais personne ne sait exactement quand se produira la prochaine inversion géomagnétique car globalement ces inversions ont un comportement chaotique et donc intrinsèquement inprévisible. Par le passé l'une de ces inversions a duré 60 millions d'années, nous avons donc le temps. Ceci dit, à d'autres époques les inversions magnétiques se sont succédées tous les 5000 ans... Difficile dans ces conditions d'établir un pronostic.
Contrairement à l'inversion quasi-périodique du champ magnétique solaire qui suit un cycle de 22 ans, le champ magnétique terrestre qui est pourtant un facteur 100 fois plus faible est instable pour une raison inconnue, sans doute liée aux propriétés du noyau. La prochaine inversion magnétique peut survenir demain ou dans 60 millions d'années. Certains pensent toutefois que dans 1200 ans voire 2000 ans selon Kenneth Hoffman de l'AGU, les polarités seront inversées. Bien malin celui qui pourrait le certifier. Les conséquences d'une inversion de polarité La question qui se pose aujourd'hui est de savoir ce qu'implique une inversion de polarité du champ géomagnétique et que se passera-t-il le jour où le noyau de la Terre se refroidira ? A regarder les autres planètes ou satellites morts prématurément, Mars ou la Lune par exemple, notre futur ne semble pas très enviable; il n'est pas impossible en effet que la solidification du noyau nous prive non seulement de chaleur mais entraîne la disparition du champ magnétique global et avec lui la mort de notre planète. Mais qu'en savons-nous exactement ? En effet, que cet événement éventuel ne nous alarme pas. En 2004, certains astrophysiciens ont avancé que le vent solaire (les électrons notamment) pourrait également alimenter la géomagnétosphère en courant électrique et entretenir le champ géomagnétique. Ils ont calculé que si le champ magnétique terrestre disparaissait soudainement, les collisions entre le plasma ionisé du vent solaire et l'ionosphère pourraient générer des courants électriques suffisamment forts pour former un bouclier magnétique dont l'intensité serait comparable au champ géomagnétique actuel. Une fois de plus Gaïa nous démontre qu'elle réagit comme un être autonome. Certains dirons que si la Terre présente le champ magnétique le plus intense des planètes telluriques, c'est du fait qu'il s'agit de la seule planète "vivante", ceci expliquant cela. Désolé, mais cette assertion n'est pas triviale et à ce jour cette hypothèse reste pure spéculation. En effet, rien ne permet d'affirmer que la vie disparaîtrait si la Terre perdait son champ magnétique ou inversement que la vie n'a pu se développer que grâce à la protection offerte par la magnétosphère. Et de fait il y a environ 800000 ans il ne s'est rien produit de particulier dans le règne du vivant qui serait en relation avec l'inversion du champ magnétique. Le phénomène semble avoir été passé sous silence. Il ne faut pas non plus confondre la magnétosphère et le champ magnétique terrestre. Si la première agit comme un bouclier spatial, protégeant la surface de la Terre de l'exposition au vent solaire et aux particules chargées de forte énergie, le champ magnétique ne semble pas jouer de rôle fondamental; il ne nous offre ni protection ni avantage particulier. Tout au plus aide-t-il les oiseaux et certains organismes marins (les cétacés notamment) à s'orienter grâce à la magnétite. Enfin, si le noyau et le manteau terrestre venaient à se refroidir, il n'est pas évident que cela aurait des conséquences sur la température superficielle du globe. Nous avons vu à propos de la Terre qu'à partir de 20 à 30 m de profondeur selon la nature des sols, les variation annuelles sont insensibles et qu'ensuite la température augmente de 3° tous les 100 m. On peut supposer que même si le coeur de la Terre était froid, cela ne changerait pas fondamentalement les conditions de vie sur Terre qui sont beaucoup plus sensibles à d'autres facteurs, notamment météorologiques. Nous serions tout d'abord à l'abri des séismes et autres éruptions volcaniques. Chacun sait également qu'au fond des océans la température ne dépasse 4°C et les pôles sont gelés en permanence malgré les fortes chaleurs qui règnent au centre de la Terre. Enfin, il ne faut pas oublier que la principale source d'énergie sur Terre est la chaleur du Soleil.
En guise de conclusion Dans le fond il reste étonnant qu'en physique fondamentale personne ne sache aujourd'hui pourquoi l'aiguille de la boussole indique le nord, pourquoi la Terre dispose d'un champ magnétique ? Si les idées ne manquent pas quand au comment, le pourquoi des choses reste encore aujourd'hui en dehors du domaine de compétence de la géophysique ou de l'astrophysique. L'étude du champ géomagnétique est très complexe et commence seulement à livrer ses secrets. C'est un champ d'études très intéressant dont on reparlera certainement beaucoup dans les années à venir. Pour plus d'information Sur ce site Statut temps-réel de l'activité solaire, géomagnétique et des aurores Indices solaires et autres échelles géomagnétiques Les défaillances des satellites Origine du champ magnétique solaire La Terre, berceau de l'Humanité Généralités La géodynamo, IPGP Géomagnétisme, NRCAN Le processus de dynamo, David P. Stern, Phy6 Le magnétisme terrestre, L'Académie de la Réunion Earth's Magnetic Field, Judson L. Ahern Geodynamo, PSC Emmanuel Dormy (IPGP) Gary Glatzmaier (simulations, PSC) Paul Roberts (UCLA) Weija Kuang (NASA/GSFC) Jeremy Bloxham (EPS/Harvard) International Geomagnetic Reference Field (IGRF) Programmes et calculatrices Modèles géomagnétiques IGRF et WMM (NGDC) Valeurs du champ géomagnétique en un point du globe (U.Kyoto) Calculateur de déclinaison magnétique (NRCAN) Logiciel de calcul de la déclinaison magnétique (Declimag) Simulateur d'harmoniques sphériques (applet Java) Publications Modélisation numérique de la dynamo terrestre, thèse d'Emmanuel Dormy, 1997 Instabilités et bifurcations associées à la modélisation de la géodynamo, thèse de Vincent Morin, 2005 Publications de l'AGU dans le domaine des Sciences de la terre Timescales of the Paleomagnetic Field, James E.T. Channell et al, AGU, 2004 Earth's Core: Dynamics, Structure, Rotation, Veronique Dehant et al., AGU, 2003 The Core-Mantle Boundary Region, Michael Gurnis, AGU, 1998/2000 Satellites d'étude de la géomagnétosphère Cluster, Geotail, IMP-8, Polar, Wind.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
