Le champ magnétique terrestre s'inverse plus que jamais. Voici pourquoi

Andrew Biggin Université de Liverpool et Mark Hounslow Université de Lancaster

Sous nos pieds, au plus profond de la Terre, le fer liquide produit le champ magnétique que nous prenons tous pour acquis. Mais de temps en temps ce champ magnétique s'inverse ou retourne sa polarité . Ce qui était autrefois le nord magnétique devient sud – et vice versa. Quand ces renversements ont lieu – et pourquoi ils le font – a été un mystère durable.

Mais notre nouvelle recherche montre qu'il existe une relation entre le champ magnétique de la Terre et la quantité d'ancien fond océanique qui descend de la surface dans le manteau ductile chaud sous à travers un processus connu sous le nom de subduction. 19659006] Non seulement cette relation peut-elle nous donner une idée du nombre de renversements de champ magnétique sur une période donnée, mais elle nous permet également de comprendre à quelle vitesse le manteau (la couche de terre entre la croûte et le noyau) se déplace. Ceci est important parce que le mouvement du manteau est finalement responsable de la production de presque tous les tremblements de terre, les volcans et les chaînes de montagnes. Les panaches chauds du manteau peuvent aussi être responsables de extinctions majeures de la terre . Si nous pouvons comprendre le fonctionnement du manteau, nous pouvons avoir une meilleure idée des phénomènes géologiques à longue échelle qui affectent notre espèce.

Cimetière pour les plaques de surface

La tectonique des plaques est la théorie scientifique selon laquelle la «lithosphère» de la Terre (le manteau le plus froid et la croûte soudés) est divisé en sept grandes assiettes et beaucoup plus petites. Les plaques sont formées par le volcanisme dans les centres d'expansion océaniques tels que le Rift Mid-Atlantic . Une fois à la surface, la nouvelle lithosphère s'éloigne des centres d'expansion et se refroidit pendant des millions d'années. Au fil du temps, il devient plus dense et finalement la lithosphère retombe dans le manteau chaud à zones de subduction comme celle trouvée juste à l'ouest des Andes .

À ce stade, les plaques disparaître de la surface de la terre. Mais les sismologues prétendent que des «plaques» plus froides de la lithosphère peuvent être identifiées profondément dans le manteau jusqu'à 300 millions d'années après qu'elles ont disparu de la surface. Les plaques de lithosphère ont descendu des milliers de kilomètres vers le bas, déplaçant de vastes volumes de manteau solide dans le processus et formant un "cimetière de dalles" juste au-dessus du noyau extérieur de fer liquide beaucoup plus dense. Cela signifie que les plaques de lithosphère descendent jusqu'à 2 890 km et c'est là qu'elles pourraient influencer le mouvement du liquide de fer dans le noyau sous-jacent .

Mais il y a un fort désaccord concernant la durée il faut que les dalles coulent assez loin pour affecter le noyau. Les estimations ont varié d'environ 50m à 250m années

Activité magnétique fossilisée du noyau

Le champ magnétique de la Terre a persisté pendant des milliards d'années, bien que sa polarité ait retourné plusieurs fois. Parce que le champ magnétique laisse une aimantation fossilisée dans de nombreuses roches qui se forment à la surface de la Terre, nous avons un «enregistrement paléomagnétique» de la façon dont le champ magnétique de la Terre a changé avec le temps.

fortement. Ils se sont produits à un rythme plus rapide au cours du dernier million d'années qu'au cours des 100 derniers mois. Et c'est encore un grand mystère pourquoi le taux de changement de polarité est si varié.

Le champ magnétique terrestre est généré dans le noyau externe liquide par un processus de dynamo qui convertit le mouvement du fluide électriquement conducteur en électromagnétique. énergie. Ce processus est similaire en principe à la dynamo utilisée dans une torche à enroulement. Le noyau de notre Terre est donc sensible à la vitesse à laquelle il perd de la chaleur vers le manteau plus froid.

Lorsque les plaques subductées froides arrivent dans le manteau inférieur, elles augmentent le taux de refroidissement du cœur et accélèrent ainsi le mouvement du fer liquide. à l'intérieur. Selon les modèles numériques ce mouvement supplémentaire devrait également entraîner une augmentation du taux d'inversion. Alors peut-être le taux d'inversion du champ magnétique augmente quand plus de subduction se produit à la surface? Si c'est le cas, alors nous nous attendons à mesurer un délai entre la subduction et les changements de taux d'inversion parce que les dalles doivent couler longtemps avant qu'elles affectent le noyau. Pour ce faire, nous avons examiné les enregistrements du «flux de subduction» (surface des plaques froides entrant dans le manteau) et du taux d'inversion de la polarité géomagnétique (fréquence de retournement). se produire). Les données de flux de subduction ont couvert les dernières 410m années à partir d'un modèle global de tectonique des plaques. Les données de taux d'inversion proviennent d'une nouvelle compilation remontant à 500 millions d'années. Nous avons également utilisé une compilation globale des âges de grains de zircon (un type de minéral apparaissant dans les roches ignées qui se forment au-dessus des dalles subducting), qui est également susceptible de varier avec le flux de subduction. dalles de subduction. Rob Lavinsky, CC BY

Lorsque nous avons soumis le flux de subduction, les données de taux d'inversion magnétique et la fréquence d'âge du zircon à l'analyse statistique, nous avons trouvé une corrélation significative associée à un délai d'environ 120m années. Il est donc probable que le champ magnétique de la Terre soit affecté par ces plaques de lithosphère qui descendent.

La corrélation n'est pas parfaite et, même si elle l'était, elle n'impliquerait pas nécessairement une causalité, étant donné un certain nombre de facteurs confondants. peut être en jeu. Mais c'est un résultat encourageant, car il correspond à nos attentes quant au fonctionnement de la Terre profonde et nous donne un délai qui se situe quelque part au milieu des estimations précédentes. Il fait également une prédiction unique que, parce que le flux de subduction a diminué au cours des 120 dernières années, le taux d'inversion devrait diminuer dans les 120 prochaines années.

Le défi consiste maintenant à déterminer à quelle vitesse le manteau se déplace réellement. Si nous pouvons comprendre les processus anciens et profonds responsables des tremblements de terre, des volcans et des montagnes, nous pouvons avoir un meilleur aperçu des phénomènes géologiques qui affectent nos vies quotidiennes.

Andrew Biggin professeur de Paléomagnétisme, Université de Liverpool et Mark Hounslow chercheur, Lancaster Environment Center, Université de Lancaster Cet article a été publié à l'origine le The Conversation . Lisez l'article original .