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Les roches anciennes contiennent des indices sur la façon dont la Terre a évité un destin semblable à celui de Mars

Une représentation de la Terre, d’abord sans noyau interne; deuxièmement, avec un noyau interne commençant à se développer, il y a environ 550 millions d’années ; troisièmement, avec un noyau interne le plus externe et le plus interne, il y a environ 450 millions d’années. Des chercheurs de l’Université de Rochester ont utilisé le paléomagnétisme pour déterminer ces deux dates clés de l’histoire du noyau interne, qui, selon eux, a restauré le champ magnétique de la planète juste avant l’explosion de la vie sur Terre. Crédit : Illustration de l’Université de Rochester / Michael Osadciw

De nouvelles recherches paléomagnétiques suggèrent que le noyau interne solide de la Terre s’est formé il y a 550 millions d’années et a restauré le champ magnétique de notre planète.

Le fer liquide tourbillonnant dans le noyau externe de la Terre, situé à environ 1 800 milles sous nos pieds, génère le champ magnétique protecteur de notre planète, appelé le magnétosphère. Bien que ce champ magnétique soit invisible, il est vital pour la vie à la surface de la Terre. C’est parce que la magnétosphère protège la planète du vent solaire, des flux de rayonnement du soleil.

Cependant, il y a environ 565 millions d’années, la force du champ magnétique est tombée à 10 % de sa force actuelle. Puis, mystérieusement, le champ magnétique a rebondi, retrouvant sa force juste avant l’explosion cambrienne de la vie multicellulaire sur Terre.

Qu’est-ce qui a fait rebondir la magnétosphère ?

Ce rajeunissement s’est produit en quelques dizaines de millions d’années selon de nouvelles recherches menées par des scientifiques de l’Université de Rochester. Ceci est très rapide sur les échelles de temps géologiques et a coïncidé avec la formation du noyau interne solide de la Terre, ce qui suggère que le noyau est probablement une cause directe.

“Le noyau interne est extrêmement important”, déclare John Tarduno, William R. Kenan, Jr., 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 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.”

Dans l’article, publié le 19 juillet 2022, dans la revue Nature Communications, les scientifiques ont déterminé plusieurs dates clés dans l’histoire du noyau interne, y compris une estimation plus précise de son âge. La recherche fournit de nouveaux 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 des autres planètes du système solaire.

Infographie de la structure des couches de la Terre

Les couches et la structure de la Terre.

Déverrouiller des informations dans les roches anciennes

La Terre est composée de couches : la croûte, où la vie existe ; le manteau, la couche la plus épaisse de la Terre ; le noyau externe fondu ; et le noyau interne solide, qui est, à son tour, composé d’un noyau interne le plus externe et d’un noyau interne le plus interne.

Le champ magnétique terrestre est généré dans son noyau externe. Le fer liquide tourbillonnant y provoque des courants électriques, entraînant un phénomène appelé géodynamo qui produit le champ magnétique.

En raison de la relation entre le champ magnétique et le noyau de la Terre, les scientifiques tentent depuis des décennies de déterminer comment le champ magnétique et le noyau de la Terre ont changé tout au long 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 se verrouillent dans la direction et l’intensité du champ magnétique au moment où les minéraux se refroidissent et se solidifient à partir de leur état fondu.

Pour mieux limiter l’âge et la croissance du noyau interne, Tarduno et son équipe ont utilisé un laser CO2 et le magnétomètre à dispositif d’interférence quantique supraconducteur (SQUID) du laboratoire pour analyser les cristaux de feldspath de l’anorthosite rocheuse. Ces cristaux contiennent de minuscules aiguilles magnétiques qui sont de «parfaits enregistreurs magnétiques», explique Tarduno.

En étudiant le magnétisme enfermé 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 auquel la structure du noyau interne en croissance a changé, marquant la frontière entre le noyau interne le plus interne et le plus externe. Ces changements dans le noyau interne coïncident avec des changements à peu près au même moment dans la structure du manteau sus-jacent, en raison de la tectonique des plaques à la surface.

“Parce que nous avons limité l’âge du noyau interne avec plus de précision, nous avons pu explorer le fait que le noyau interne actuel est en fait composé de deux parties”, explique Tarduno. “Les mouvements tectoniques des plaques 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

Une meilleure compréhension de la dynamique et de 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 pourraient former des boucliers magnétiques et maintenir les conditions nécessaires pour la vie portuaire.

Les chercheurs croient que

Mars
Mars est la deuxième plus petite planète de notre système solaire et la quatrième planète à partir du soleil. C’est un monde poussiéreux, froid et désertique avec une atmosphère très mince. L’oxyde de fer est répandu à la surface de Mars, d’où sa couleur rougeâtre et son surnom "La planète rouge." Le nom de Mars vient du dieu romain de la guerre.

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Mars[{“attribute=””>Mars, par exemple, avait autrefois un champ magnétique, mais le champ s’est dissipé. Cela a laissé la planète vulnérable au vent solaire et la surface sans océan. Bien qu’il ne soit pas clair si l’absence de champ magnétique aurait causé le même sort à la Terre, “la Terre aurait certainement perdu beaucoup plus d’eau si le champ magnétique terrestre n’avait pas été régénéré”, dit 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 maintenir, dit-il.

“Cette recherche met vraiment en évidence la nécessité d’avoir quelque chose comme un noyau interne en croissance qui maintient un champ magnétique pendant toute la durée de vie – plusieurs milliards d’années – d’une planète.”

Référence : “Early Cambrian Renewal of the Geodynamo and the Origin of Inner Core Structure” par Tinghong Zhou, John A. Tarduno, Francis Nimmo, Rory D. Cottrell, Richard K. Bono, Mauricio Ibanez-Mejia, Wentao Huang, Matt Hamilton, 1999 ; Kenneth Kodama, Alexei V. Smirnov, Ben Crummins et Frank Padgett III <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="

Communication Nature
Nature Communications est une revue scientifique multidisciplinaire en libre accès, à comité de lecture, publiée par Nature Research. Il couvre les sciences naturelles, y compris la physique, la biologie, la chimie, la médecine et les sciences de la terre. Il a commencé à publier en 2010 et possède des bureaux de rédaction à Londres, Berlin, New York et Shanghai.

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DOI : 10.1038/s41467-022-31677-7

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