Un phénomène mystérieux fascine les scientifiques : l’inversion du champ magnétique terrestre. Grâce aux données de la mission Swarm de l’ESA, une équipe a reconstitué son événement distribué sur un son obsédant. L’étude des mécanismes sous-jacents à ces inversions demeure un défi majeur pour comprendre les dynamiques de notre planète.
L’inversion du champ magnétique de la Terre est le déplacement des pôles géomagnétiques nord et sud, qui échangent leur position : une équipe de scientifiques a créé une version sonore de l’excursion de Laschamp, l’inversion du champ magnétique terrestre survenue pendant la dernière ère glaciaire, en utilisant les données de la mission Swarm de l’ESA qui vise à révéler la cause de ces phénomènes.
Illustration des lignes de force du champ magnétique de la Terre
L’inversion du champ magnétique de la Terre est l’un des phénomènes les plus mystérieux de notre planète qui, à ce jour, n’a pas d’explication exhaustive : nous savons qu’elle dépend de l’intensité du champ magnétique terrestre, qui peut diminuer jusqu’au point d’enclencher l’inversion des pôles géomagnétiques Nord et Sud, mais malgré les preuves de l’existence de ce type d’événements obtenues à la fin des années Soixante, nous ne savons toujours pas ce qui détermine ces variations d’intensité.
Pour comprendre exactement comment notre champ magnétique est généré, l’Agence spatiale européenne (ESA) a lancé en 2013 le trio de satellites Swarm – appelés Alpha, Bravo et Charlie – dont les données ont maintenant été utilisées pour créer une version sonore de l’excursion de Laschamp, l’inversion du champ magnétique terrestre survenue durant la dernière ère glaciaire, il y a environ 41 000 ans.
L’audio – basé sur des bruits naturels tels que des craquements de bois et des roches tombant, mélangés à des sons familiers et étranges, presque extra-terrestres, explique l’ESA – reproduit le mouvement des lignes du champ magnétique terrestre pendant l’événement, et le résultat est absolument inquiétant.
L’inversion du champ magnétique de la Terre : que savons-nous
Un des phénomènes les plus mystérieux de la dynamique du champ magnétique terrestre, ainsi qu’un des plus grands défis non résolus de la physique, est le mécanisme sous-jacent à l’inversion du champ magnétique terrestre, c’est-à-dire le renversement des pôles magnétiques Nord et Sud de la Terre. Le même champ magnétique de la Terre, qui protège notre planète des radiations cosmiques et des particules chargées emportées par le vent solaire, est quelque chose de non complètement compris, que nous ne pouvons effectivement ni voir ni sentir, mais dont dépend l’existence de la vie sur notre planète.
Nous prenons conscience de son existence lorsque, par exemple, nous observons l’aurore, qui nous offre un spectacle visuel des particules chargées transportées par les vents solaires interagissant avec le champ magnétique : réussir à détecter effectivement ses forces magnétiques, principalement générées par les mouvements convectifs et turbulents de l’océan de fer liquide qui compose le noyau externe de la Terre, à environ 3 000 km sous nos pieds, est une autre affaire.
L’inversion du champ magnétique de l’état de polarité normale à l’état de polarité inverse : les pôles géomagnétiques Nord et Sud de la Terre échangent leur position / Crédit : INGV/Angioni
Le champ magnétique terrestre possède deux états possibles de polarité, celui « normal » – où les lignes de force du champ entrent vers l’intérieur de la Terre dans l’hémisphère nord et sortent vers l’extérieur de la Terre dans l’hémisphère sud – et un état de polarité inverse : ces deux états de polarité peuvent alterner et, lorsque cela se produit, une inversion du champ magnétique a lieu.
Quand se produit l’inversion du champ magnétique de la Terre
L’inversion du champ magnétique terrestre se produit lorsque l’intensité du champ magnétique terrestre diminue : au cours de ces périodes, qui se répètent à des intervalles irréguliers, le champ terrestre peut descendre jusqu’à un minimum de 5 % de son intensité actuelle, comme cela s’est produit pendant la célèbre excursion de Laschamp, un événement d’inversion géomagnétique survenu il y a environ 41 000 ans, durant lequel la réduction de l’intensité du champ magnétique terrestre – impliquant un amincissement de la magnétosphère, avec une exposition accrue de l’atmosphère terrestre au vent solaire et aux rayons cosmiques – a enclenché l’inversion des pôles géomagnétiques Nord et Sud.
Les preuves de cette inversion, qui a nécessité 250 ans pour se produire, persistant pendant environ 440 ans, ont été trouvées dans les flux de lave de Laschamp, un village du district français de Clermont-Ferrand, où des études de la magnétisation des roches du passé géologique ont trouvé des preuves de l’exposition de la Terre à une grande quantité de radiations, entraînant une augmentation de la production de radionucléides cosmogéniques, tels que le béryllium-10 et le carbone-14.
La découverte de cet événement géomagnétique, considéré comme le dernier de ce type à s’être produit, a conduit à la compilation d’une première Échelle des Polarités Géomagnétiques (GPTS), définie et affinée au fil du temps grâce à la contribution de nombreuses études menées dans différentes régions de la Terre sur des roches ignées datées isotopiquement, sur des séquences stratigraphiques sédimentaires datées par isotopes ou biostratigraphie, et par l’interprétation des anomalies magnétiques mesurées sur les fonds marins.
Cependant, ce qui n’est pas encore compris, ce sont les mécanismes à la base des variations d’intensité du champ magnétique terrestre, sur lesquels demeurent d’énormes interrogations. En étudiant ces changements dans le temps, les chercheurs espèrent en apprendre davantage sur les processus qui, dans les profondeurs de la planète, génèrent le champ magnétique terrestre : en attendant, les données provenant des satellites de la mission Swarm de l’ESA, qui mesurent les signaux magnétiques produits non seulement par le noyau, mais également par le manteau, la croûte, les océans, ainsi que l’ionosphère et la magnétosphère, seront fondamentales pour étudier les inversions géomagnétiques et les dynamiques internes de la Terre.
