Pourquoi la Terre a-t-elle des pôles magnétiques ?

ESPACE — La Terre est la seule du système solaire, à cause de lui
unique pour plusieurs raisons. La Terre est la seule planète dotée d’une atmosphère d’oxygène respirable, recouverte d’eau liquide, et le seul corps céleste connu pour abriter la vie.

Cependant, une caractéristique souvent négligée qui rend notre planète spéciale est qu’elle est le seul corps rocheux du système solaire interne à posséder de puissants pôles magnétiques. Parce que votre boussole sera inutile sur Mars.

D’où viennent ces pôles et à quoi servent-ils ? Pour répondre à cette question, commençons par supprimer le centre de notre planète bien-aimée.

Le noyau terrestre est divisé en deux couches ; un noyau interne solide et un noyau externe en métal liquide. Les deux couches sont constituées d’un mélange de fer magnétique et de nickel, avec de petites quantités d’éléments légers tels que l’oxygène, le silicium et le soufre.

Le noyau interne est extrêmement dense et chaud, comme une bille géante incandescente. Cependant, le noyau externe est liquide et tourne autour de la masse solide avec ses propres courants convectifs. “C’est cette convection constante qui produit le champ magnétique terrestre”, a déclaré John Tarduno, géophysicien à l’Université de Rochester à New York, à Live Science, lundi 11 septembre 2023.

Lorsque la chaleur du noyau interne rayonne continuellement vers le noyau externe, elle rencontre un matériau refroidi par l’activité tectonique des plaques. Ce cycle entraîne la convection, donnant naissance à ce qu’on appelle une géodynamo qui produit un champ magnétique.

D’autres planètes, comme Mars et Vénus, n’ont pas de champ magnétique, en partie à cause du manque de tectonique des plaques. Les preuves suggèrent que les planètes auraient pu autrefois avoir des géodynamos autonomes, mais ont ensuite disparu pour des raisons inconnues. Mercure possède un champ magnétique, mais il est trop faible, seulement 1,1 % du champ magnétique terrestre, et est donc incapable de protéger la planète du rayonnement solaire.

Lorsque le métal liquide circule dans le noyau externe de la Terre, son mouvement et sa forte teneur en fer font que la planète se comporte comme un énorme aimant dipolaire. Un pôle est chargé négativement et l’autre est chargé positivement. Environ 80 pour cent du champ magnétique terrestre est organisé de cette façon, mais les 20 pour cent restants sont non dipolaires. “Au lieu de former des bandes parallèles de force magnétique, il existe certaines régions où le champ magnétique tourne et continue de tourner, se comportant comme un modèle météorologique en vol stationnaire”, a déclaré Tarduno.

Ces motifs irréguliers produisent d’étranges points dans le champ magnétique, des endroits comme l’anomalie de l’Atlantique Sud, une vaste région de l’océan Atlantique où l’intensité de la magnétosphère terrestre chute considérablement. Les chercheurs pensent que cette « bosse » dans le champ magnétique résulte d’une activité tectonique inhabituelle sous l’Afrique. Des zones comme l’anomalie de l’Atlantique Sud sont intéressantes, mais aussi préoccupantes, pour plusieurs raisons.

“La magnétosphère est comme une enveloppe protectrice”, a déclaré Joshua Feinberg, géologue spécialisé en paléomagnétisme à l’Université du Minnesota.

Cette magnétosphère aide à détourner de la Terre de grandes quantités de rayonnement solaire nocif, agissant comme une couche de protection solaire sur la planète. Dans les zones où la magnétosphère est faible, des doses supplémentaires de rayonnement peuvent s’échapper, contribuant potentiellement à des taux élevés de cancer de la peau.

“Une autre préoccupation concerne l’impact sur les satellites”, a déclaré Tarduno.

Une explosion de rayonnement solaire, que nous appelons une éjection de masse coronale, peut paralyser les satellites et autres engins spatiaux s’ils ne sont pas protégés par le champ magnétique terrestre. Cela pourrait avoir des impacts désastreux sur les télécommunications, l’accès à Internet et les services GPS dans les zones touchées par l’anomalie.

L’anomalie de l’Atlantique Sud pourrait avoir 11 millions d’années, selon un article publié en 2020 dans la revue PNAS. On pense que l’anomalie est liée à d’autres phénomènes de champ magnétique planétaire, tels que l’inversion des pôles.