Inversion du champ magnétique terrestre
Un renversement géomagnétique est une modification du champ magnétique d'une planète telle que les positions du nord magnétique et du sud magnétique sont échangées.
Cela s'est produit 183 fois au cours des 83 derniers millions d'années, soit en moyenne deux ou trois fois par million d'années. Avant un changement de champ magnétique, le champ magnétique de la Terre s'affaiblit et se déplace, comme le ferait une toupie avant de tomber. Les scientifiques le savent grâce à des études sur le magnétisme des fonds marins, près de la dorsale médio-atlantique. La lave sort lentement de cette crevasse (trou dans le fond marin) et se refroidit ensuite avec ses molécules d'oxyde de fer, toutes orientées dans la nouvelle direction du champ magnétique terrestre. Nous pouvons nous pencher sur l'histoire de ce champ magnétique aujourd'hui pour revenir sur les nombreux revirements du passé.
Les inversions se produisent à des intervalles allant de moins de 0,1 million d'années à 50 millions d'années. Ces périodes sont appelées "chrons".
Ces changements, qui semblent se produire de manière aléatoire, n'ont pas de modèle. Les chroniques durent entre 0,1 et 1 million d'années (voir diagramme) avec une moyenne de 450 000 ans. La plupart des inversions prennent entre 1 000 et 10 000 ans pour se produire.
Le dernier en date, le renversement Brunhes-Matuyama, s'est produit il y a 780 000 ans ; et a pu se produire très rapidement, en l'espace d'une vie humaine. Un bref renversement complet, connu sous le nom d'événement Laschamp, s'est produit il y a seulement 41 000 ans, au cours de la dernière période glaciaire. Ce renversement n'a duré qu'environ 440 ans, le changement de polarité réel ayant duré environ 250 ans. Au cours de ce changement, la force du champ magnétique s'est affaiblie jusqu'à atteindre 5 % de sa force actuelle. Les brèves perturbations qui n'entraînent pas d'inversion sont appelées excursions géomagnétiques.
Polarité géomagnétique au cours des 5 derniers millions d'années (Pliocène et Quaternaire, fin du Cainozoïque). Zones sombres = périodes où la polarité correspond au présent Zones claires = périodes où la polarité est inversée
Les archives du passé
L'enregistrement passé des inversions géomagnétiques a été remarqué pour la première fois en observant les inversions de la bande magnétique sur le fond de l'océan. Cela a rapidement conduit à l'élaboration de la théorie de la tectonique des plaques. La vitesse relativement constante à laquelle les fonds marins se répandent provoque des "bandes" dans le basalte. De ces champs magnétiques passés, on peut déduire la polarité. Les données sont obtenues en tractant un magnétomètre le long du fond de la mer.
Aucun fond marin existant non soumis n'ayant plus de 180 millions d'années, d'autres méthodes sont utilisées pour détecter les inversions plus anciennes. La plupart des roches sédimentaires contiennent de minuscules quantités de minéraux riches en fer. Leur orientation reflète le champ magnétique lors de leur formation. Les roches conservent cette trace, à moins qu'elles ne soient modifiées par un processus ultérieur.
Superchrons
Un superchronisme est un intervalle de polarité d'au moins 10 millions d'années. Il existe deux superchrons bien établis, le Normal du Crétacé et le Kiaman.
Le Crétacé normal (également appelé Crétacé superchronique ou C34) a duré près de 40 millions d'années. Entre la normale du Crétacé et aujourd'hui, la fréquence a généralement augmenté lentement.
Le superchronisme inverse du Kiaman a duré de la fin du Carbonifère à la fin du Permien. Cela représente plus de 50 millions d'années, de 312 à 262 millions d'années (mya). Le champ magnétique avait inversé la polarité. Le nom "Kiaman" vient du village australien de Kiama, où l'on a trouvé en 1925 certaines des premières preuves géologiques du superchronisme.
Polarité géomagnétique depuis le Jurassique moyen
Causes
Le champ magnétique de la Terre, et des autres planètes qui en sont dotées, est causé par l'action dynamo du fer fondu dans le noyau de la planète. Cette convection (mouvement) génère des courants électriques qui, à leur tour, donnent naissance à des champs magnétiques. Dans les simulations de dynamos planétaires, des inversions se produisent par rapport à la dynamique sous-jacente. Par exemple, Gary Glatzmaier et son collaborateur Paul Roberts de l'UCLA ont réalisé un modèle numérique du couplage entre l'électromagnétisme et la dynamique des fluides à l'intérieur de la Terre. Leur simulation a reproduit les principales caractéristiques du champ magnétique sur plus de 40 000 ans de temps simulé et le champ généré par ordinateur s'est inversé de lui-même. Des inversions du champ global à intervalles irréguliers ont également été observées dans une expérience de laboratoire sur les métaux liquides VKS2.
Effets sur la vie
Pour autant que nous sachions, il n'y a pas d'effet sur la vie. Des études ont été réalisées pour voir si les inversions sont liées d'une manière ou d'une autre à des événements d'extinction. L'analyse statistique ne montre aucune preuve de corrélation entre les inversions et les extinctions.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'un renversement géomagnétique ?
R : Un renversement géomagnétique est une modification du champ magnétique d'une planète telle que les positions du nord magnétique et du sud magnétique sont interchangées.
Q : À quelle fréquence ces inversions se produisent-elles ?
R : Les inversions se produisent environ deux ou trois fois par million d'années, avec des intervalles allant de moins de 0,1 million d'années à 50 millions d'années.
Q : Combien de temps faut-il pour qu'une inversion se produise ?
R : La plupart des inversions prennent entre 1 000 et 10 000 ans pour se produire. La dernière en date, l'inversion Brunhes-Matuyama, s'est produite il y a 780 000 ans ; elle a pu se produire très rapidement, au cours d'une vie humaine.
Q : Quel est un exemple de bref renversement complet ?
R : Une brève inversion complète, connue sous le nom d'événement de Laschamp, s'est produite il y a seulement 41 000 ans, pendant la dernière période glaciaire. Cette inversion n'a duré qu'environ 440 ans, le changement de polarité réel ayant duré environ 250 ans.
Q : Quelle était la faiblesse du champ magnétique terrestre pendant ce changement ?
R : Pendant ce changement, la force du champ magnétique s'est affaiblie à 5 % de sa force actuelle.
Q : Que sont les chrons ?
R : Les chrons sont des périodes dont l'intervalle varie de 0,1 à 1 million d'années, avec un intervalle moyen de 450 000 ans entre elles, au cours desquelles les inversions se produisent de manière aléatoire, sans schéma ni régularité.
Q : Que sont les excursions géomagnétiques ?
R : Les excursions géomagnétiques sont de brèves perturbations qui n'entraînent pas d'inversions complètes mais provoquent tout de même des changements dans le magnétisme de la Terre.
