Explorer l’intérieur profond de la Terre est un défi bien plus grand que l’exploration du système solaire. Alors que nous avons parcouru 25 milliards de km dans l’espace, l’endroit le plus profond où nous soyons jamais allés sous nos pieds est à peine plus de 12 km.
Par conséquent, on sait peu de choses sur les conditions à la base du manteau et au sommet du noyau l’interface la plus importante de l’intérieur de la Terre et la région où de nouvelles recherches ont maintenant mis au jour une activité magnétique passionnante.
Dans une étude publiée dans Nature Geoscience, des recherches dirigées par l’Université de Liverpool ont identifié des preuves magnétiques que deux structures rocheuses immenses et ultra-chaudes, situées à la base du manteau terrestre, à environ 2 900 kilomètres sous l’Afrique et le Pacifique, affectent le noyau externe liquide sous-jacent.
L’étude montre que ces énormes blobs de matériau solide et surchauffé – encerclés par un anneau de roche plus froide allant d’un pôle à l’autre – façonnent le champ magnétique terrestre depuis des millions d’années.
Mesurer les champs magnétiques anciens et simuler les processus qui les génèrent sont techniquement exigeants.
Pour étudier ces structures profondes de la Terre, l’équipe de recherche a combiné des observations paléomagnétiques avec des simulations informatiques avancées du géodynamo – l’écoulement du fer liquide dans le noyau externe qui génère le champ magnétique terrestre, comme une éolienne génère de l’électricité.
Les modèles numériques leur ont permis de reconstituer des observations clés du comportement du champ magnétique observé au cours des 265 derniers millions d’années. Même avec un superordinateur, exécuter de telles simulations, surtout sur de longues échelles de temps, représente un immense défi informatique.
Les résultats ont révélé que la limite supérieure du noyau externe est loin d’être uniforme en température. Au lieu de cela, elle présente de forts contrastes thermiques, avec des régions chaudes localisées coiffées par les structures rocheuses de la taille d’un continent.
Ils ont également montré que certaines parties du champ magnétique semblent être restées relativement stables pendant des centaines de millions d’années, tandis que d’autres ont considérablement changé au fil du temps.
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Andy Biggin, professeur de géomagnétisme à l’Université de Liverpool, a déclaré : « Ces résultats suggèrent qu’il existe de forts contrastes de température dans le manteau rocheux juste au-dessus du noyau et que, sous les régions les plus chaudes, le fer liquide du noyau peut stagner plutôt que de participer à l’écoulement vigoureux observé sous les régions plus froides.
« Obtenir de telles informations sur les profondeurs de la Terre sur de très longues échelles de temps renforce l’argument en faveur de l’utilisation des enregistrements de l’ancien champ magnétique pour comprendre à la fois l’évolution dynamique de la Terre profonde et ses propriétés plus stables.
« Ces conclusions ont également des implications importantes pour les questions entourant les configurations continentales anciennes – comme la formation et la dislocation de la Pangée – et peuvent aider à résoudre des incertitudes de longue date concernant le climat ancien, la paléobiologie et la formation des ressources naturelles. Ces domaines ont supposé que le champ magnétique terrestre, moyenné sur de longues périodes, se comportait comme un barreau aimanté parfait aligné avec l’axe de rotation de la planète. Nos résultats indiquent que cela n’est peut-être pas tout à fait vrai »
L’étude a été menée par des scientifiques du groupe de recherche DEEP (Determining Earth Evolution using Palaeomagnetism) de l’École des sciences de l’environnement de l’Université de Liverpool, en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Leeds.
Le professeur Biggin et son équipe se spécialisent dans l’analyse des signatures magnétiques préservées dans les roches du monde entier pour reconstituer l’histoire du champ magnétique terrestre et de sa dynamique interne.
DEEP a été créé en 2017 avec le soutien du Leverhulme Trust et du Natural Environment Research Council (NERC).
Journal : Nature Geoscience – DOI : Lien vers l’étude
