À environ 2 900 kilomètres sous nos pieds, le fer liquide tourbillonnant dans le noyau externe de la Terre génère le champ magnétique protecteur de notre planète. Ce champ magnétique est invisible, mais il est vital pour la vie à la surface de la Terre car il protège la planète des vent solaire – les courants de rayonnement du Soleil.
“Le noyau interne est extrêmement important”, a déclaré John Tarduno, professeur de géophysique au Département des sciences de la Terre et de l’environnement et doyen de la recherche pour les arts, les sciences et l’ingénierie à l’Université de Rochester. “Juste avant que le noyau interne ne commence à se développer, le champ magnétique était sur le point de s’effondrer, mais dès que le noyau interne a commencé à se développer, le champ s’est régénéré.”
Les chercheurs ont déterminé plusieurs dates importantes dans l’histoire du noyau interne, y compris une estimation plus précise de son âge. La recherche fournit des indices sur l’histoire et l’évolution future de la Terre et sur la façon dont elle est devenue une planète habitable, ainsi que sur l’évolution d’autres planètes du système solaire.
Informations sur les roches anciennes
La Terre est composée de couches : la croûte, où réside la vie ; le manteau, la couche la plus épaisse sur Terre ; le noyau externe fondu ; et le noyau interne solide, qui à son tour est composé d’un noyau le plus externe et d’un noyau le plus interne.
Le champ magnétique terrestre est généré dans son noyau externe, où le fer liquide tourbillonnant provoque des courants électriques, déclenchant un phénomène appelé géodynamo qui produit le champ magnétique.
En raison de la relation entre le champ magnétique et le noyau terrestre, les scientifiques tentent depuis des décennies de déterminer comment ces deux éléments ont évolué au cours de l’histoire de notre planète. Ils ne peuvent pas mesurer directement le champ magnétique en raison de l’emplacement et des températures extrêmes des matériaux dans le noyau. Heureusement, les minéraux qui remontent à la surface de la Terre contiennent de minuscules particules magnétiques qui bloquent la direction et la force du champ magnétique lorsque les minéraux refroidissent de leur état fondu.
Pour mieux limiter l’âge et la croissance du noyau interne, Tarduno et son équipe ont utilisé un laser CO.2 et le magnétomètre à dispositif d’interférence quantique supraconducteur (SQUID) du laboratoire pour analyser les cristaux de feldspath de la roche anorthosite. Ces cristaux contiennent de minuscules aiguilles magnétiques qui sont de “parfaits enregistreurs magnétiques”, a déclaré Tarduno.
Rendez-vous importants
En étudiant le magnétisme piégé dans des cristaux anciens – un domaine connu sous le nom de paléomagnétisme – les chercheurs ont déterminé deux nouvelles dates importantes dans l’histoire du noyau interne :
Il y a 550 millions d’années – le moment où le champ magnétique a commencé à se renouveler rapidement après un quasi-effondrement 15 millions d’années auparavant. Les chercheurs attribuent le renouvellement rapide du champ magnétique à la formation d’un noyau interne solide qui a rechargé le noyau externe en fusion et restauré la force du champ magnétique.
il y a 450 millions d’années – le moment où la structure du noyau interne en croissance a changé, marquant la frontière entre le noyau interne le plus interne et le plus externe. Ces modifications du noyau interne coïncident avec des modifications simultanées de la structure du manteau sus-jacent, dues aux plaques tectoniques en surface.
“Comme nous restreignons plus précisément l’âge du noyau interne, nous pouvons exploiter le fait que le noyau interne actuel est composé de deux parties”, a déclaré Tarduno. “Les mouvements des plaques tectoniques à la surface de la Terre ont indirectement affecté le noyau interne, et l’histoire de ces mouvements est imprimée au plus profond de la Terre dans la structure du noyau interne.”
Éviter un destin semblable à celui de Mars
Mieux comprendre la dynamique et la croissance du noyau interne et du champ magnétique a des implications importantes, non seulement pour découvrir le passé de la Terre et prédire son avenir, mais aussi pour démêler les façons dont d’autres planètes peuvent former des boucliers magnétiques et maintenir les conditions nécessaires pour abriter la vie.
Les chercheurs pensent que Mars, par exemple, avait autrefois un champ magnétique, mais que ce champ s’est dissipé, laissant la planète vulnérable au vent solaire et sans océans à sa surface. Bien qu’il ne soit pas clair si l’absence d’un champ magnétique aurait causé le même sort à notre planète, “la Terre aurait certainement perdu beaucoup plus d’eau si son champ magnétique ne s’était pas régénéré”, a noté Tarduno. “La planète serait beaucoup plus sèche et très différente de la planète d’aujourd’hui.”
En termes d’évolution planétaire, la recherche souligne donc l’importance d’un bouclier magnétique et d’un mécanisme pour le soutenir, a déclaré le chercheur. “Cette recherche met vraiment en évidence la nécessité d’avoir quelque chose comme un noyau interne en croissance qui maintient un champ magnétique tout au long de la vie – plusieurs milliards d’années – d’une planète.”
