Sonder les profondeurs sous nos pieds représente une entreprise ardue. Les scientifiques s'appuient sur des indices indirects pour comprendre les phénomènes à l'œuvre à près de 3000 kilomètres de profondeur. C'est précisément à cette frontière entre le manteau rocheux et le noyau métallique que se joue une partie essentielle de la vie de notre planète.
Des chercheurs ont croisé l'analyse du magnétisme fossilisé dans des roches anciennes avec des simulations informatiques détaillées. Ces modèles permettent de remonter le temps sur 265 millions d'années pour reconstituer le comportement passé du champ magnétique terrestre.
Image: Argonne National Laboratory / Flickr / CC 2.0
Leurs observations démontrent que deux structures continentales, situées sous l'Afrique et l'océan Pacifique, fonctionnent comme des points chauds géants. Ces masses de roche solide et extrêmement chaude perturbent la circulation du fer liquide dans le noyau externe. Or, cette circulation est à l'origine du champ magnétique, à la manière d'une dynamo géante.
Andy Biggin, qui a piloté ces travaux, précise que sous ces zones chaudes, le fer liquide a tendance à stagner. Cette situation engendre des contrastes de température marqués qui impriment une signature sur le champ magnétique. Certaines de ses caractéristiques seraient restées étonnamment stables sur des centaines de millions d'années.
Cette découverte modifie notre vision de l'histoire de la Terre et pourrait aider à mieux interpréter la formation des anciens continents, comme la Pangée, ou encore à affiner les modèles climatiques du passé. Les recherches se poursuivent pour déchiffrer davantage ces signaux magnétiques qui racontent l'évolution de notre planète.
Le géodynamo: moteur du champ magnétique
Le champ magnétique terrestre est généré par un processus appelé géodynamo. Il prend naissance dans le noyau externe, une couche de fer et de nickel à l'état liquide située à environ 2900 kilomètres sous la surface. Le mouvement de ce métal en fusion, combiné à la rotation de la Terre, produit des courants électriques à l'origine du champ.
Ce phénomène est comparable au principe d'une dynamo de vélo, mais à une échelle planétaire. La chaleur issue du noyau interne solide et le refroidissement graduel de la planète alimentent ces mouvements de convection. Le fer liquide s'élève, se refroidit, puis redescend, créant une boucle continue.
La nouvelle étude indique que ce système n'est pas uniforme. La présence de structures géantes dans le manteau inférieur altère la façon dont la chaleur est évacuée du noyau. Ces perturbations locales modèlent la circulation du métal liquide et, par conséquent, la forme et la force du champ magnétique qui en découle.