Inversion du champ magnétique terrestre

Inversions récentes du champ magnétique

Le champ magnétique terrestre s’inverse selon un rythme irrégulier. (L’intervalle moyen de 100 000 ans environ concerne les excursions géomagnétiques). La dernière modification est survenue il y a 790 000 ans. Ce dernier changement a été nommé l’inversion Brunhes-Matuyama, du nom des chercheurs qui ont identifié le phénomène au début du XX^ème siècle. Mais il n’y a eu que 11 inversions au cours des 3 milliards d’années précédentes. Les inversions passées sont gardées en mémoire dans la polarité des roches magmatiques répandues de manière symétrique autour des rifts océaniques. En effet, ces rifts déversent de la lave à un taux relativement constant, ce qui donne de larges bandes de sol océanique dans lesquelles on peut lire la direction de ce champ. Au moins une fois durant l’histoire de la Terre, le champ magnétique a gardé une orientation constante pendant 30 millions d’années.

Hypothèses

Le mécanisme responsable de cette inversion géomagnétique n’est pas encore bien compris. Certains scientifiques ont produit des modèles du noyau de la Terre dans lequel le champ magnétique est quasi stable et pour lesquels la direction des pôles peut migrer spontanément d’une orientation à l’autre durant une période très courte de quelques centaines à quelques milliers d’années.

D’autres scientifiques proposent que la « géodynamo » s’arrête tout d’abord elle-même, soit spontanément ou suite à l’impact d’une comète, et qu’alors elle repart d’elle-même avec le pôle nord en haut ou en bas. Quand le nord réapparaît dans la direction opposée, on considère cela comme une inversion ; par contre, dans le cas où le champ magnétique s’arrête et que le nord retourne à sa direction d’origine, on le considère comme une « excursion géomagnétique ».

Selon des travaux de paléomagnétisme récents, menés par une équipe de scientifiques français ^[1], ces excursions auraient une durée inférieure à 2000 ans. Le pôle nord se déplace, traverse l’équateur (parfois arrive jusqu’en Antarctique), puis se dirige vers l’est avant de retourner au nord géographique selon une grande boucle décrite dans le sens des aiguilles d’une montre ; parfois, l’excursion a lieu en sens inverse, mais selon le même chemin. Dans tous les cas, ce mouvement est accompagné d’un affaiblissement sensible de la valeur du champ.

Cette similarité de trajectoire conduit ces scientifiques à émettre l’hypothèse que le champ magnétique terrestre est constitué de deux champs élémentaires, celui de la graine, constituée de fer solide $\epsilon$, et celui du noyau externe, constitué de fer liquide, où les courants de convection, responsables de l’effet dynamo, créeraient le champ magnétique, la graine constituant une sorte de « réservoir magnétique » accumulant ce champ externe.

Lorsque, pour une raison inconnue (instabilité), le champ magnétique du noyau externe se modifie voire s’inverse, le champ magnétique de la graine peut suivre ou ne pas suivre ce mouvement, suivant son ampleur : si les deux champs basculent, on obtient une inversion totale ; si le champ de la graine résiste, il se crée un champ composite faible, dont la direction fluctue, et la situation instable finit par retourner à l’alignement des deux champs, c’est-à-dire que le champ du noyau interne revient à son orientation initiale.

Vers une nouvelle inversion ?

Variations du champ magnétique depuis la dernière inversion

Aujourd'hui, le champ géomagnétique total diminue. D’autres sources prévoient cette inversion vers les années 4000. Cette détérioration a commencé il y a approximativement 150 ans et s’est accélérée ces dernières années. Depuis, la force du champ magnétique terrestre a décru de 10 à 15 %.^{[réf. nécessaire]} Cependant, personne n’est sûr que la diminution de ce champ continuera dans le futur. Comme jamais personne n’a observé ces inversions et comme le mécanisme de génération du champ magnétique n’est toujours pas bien compris, il est difficile de dire si les variations observées sont les signes d’une nouvelle inversion ou d’une excursion géomagnétique.

Conséquences de cette inversion

Phase d’inversion du champ magnétique

Lors de l’inversion du champ magnétique, une absence totale de champ est impossible en vertu du premier principe de la thermodynamique. En effet, dans un tel cas, la quantité d’énergie jusqu’alors évacuée par le champ magnétique produirait une chaleur telle à la surface de la Terre que la majorité des espèces vivantes ne survivrait pas. Une modélisation de la NASA ^[2] montre que pendant cette période l’axe du champ magnétique tourne rapidement (quelques centaines d’années) jusqu’à l’inversion totale.

Bombardements cosmiques de longue durée

Plusieurs événements pourraient se produire lors de « bombardements cosmiques » de longue durée :

• création d’espèces nouvelles par mutation à partir d’espèces existantes, ces dernières ne s’éteignant pas obligatoirement, et pouvant peut-être même se reproduire, durablement ou non, avec les nouvelles ;
• extinction massive de certaines espèces, bien que ce type d’anéantissement puisse également être dû à d’autres phénomènes naturels (telluriques, météorologiques, météoritiques, etc.).

Bombardements de courte durée

Lors de « bombardements cosmiques » de courte durée, les phénomènes suivants pourraient être observés :

• faibles variations, différenciations, au sein d’une même espèce ;
• extinction de certaines variétés d’espèces.

Des bombardements cosmiques d’astroparticules du type des sursauts gamma galactiques ou intergalactiques pourraient provoquer, par ionisation de l’atmosphère, une augmentation brusque de la fréquence des événements kérauniques (éclairs) et ainsi modifier (en amplitude et en fréquence) les pics des résonances de Schumann, elles-mêmes considérées comme des « thermomètres » du climat terrestre.

Extinctions

Il n’existe pas de corrélation entre, par exemple, les grandes crises biologiques que la vie a traversées au cours des âges et les inversions du champ magnétique ^[3].

Dans les œuvres de fiction

Dans les différents comics de Marvel, l’inversion des pôles magnétiques est une des pires menaces que représente le pouvoir de Magnéto. Dans l’univers principal, il l’utilise comme moyen de chantage envers l’ONU ^[4]. Dans l’univers Ultimate Marvel, cette menace est réalisée dans la saga Ultimatum. Pour les besoins de l’histoire, le scénario utilise les hypothèses les plus pessimistes sur les conséquences d’une inversion brutale.

Notes et références

1. ↑ Carlo Laj, Catherine Kissel : Geomagnetic field behaviour during the Iceland Basin and Laschamp geomagnetic excursions: a simple transitional field?, G³, volume 7, number 3, 8 mars 2006
2. ↑ Modélisation de l’inversion du champ magnétique
3. ↑ Didier Jamet, Fabrice Mottez, « 2012 : scénarios pour une fin du monde », Paris, Berlin : Pour la science, 2009, p. 37.
4. ↑ http://marvel.com/universe/Magneto_(Magnus)

Voir aussi

• Le Cycle solaire, durant lequel se produit, entre autres choses, une inversion du champ magnétique du Soleil. Et ce tous les 11 ans en moyenne.