Les géophysiciens de l'Université de Leeds Yon Mound et Phil Livermore pensent que dans deux mille ans, il y aura une inversion du champ magnétique terrestre. Des scientifiques britanniques ont présenté leurs résultats dans une chronique de The Conversation. "Lenta.ru" fournit les principales thèses des auteurs et explique pourquoi les géophysiciens ont probablement raison.
Le champ magnétique protège la Terre des dangereux rayonnements cosmiques en détournant les particules chargées de la planète. Cependant, ce champ de force n'est pas permanent. Dans toute l'histoire de la planète, il y a eu au moins plusieurs centaines d'inversion de champ magnétique, lorsque les pôles magnétiques nord et sud ont été permutés.
Dans le processus d'inversion de polarité, le champ magnétique de la planète prend une forme complexe et s'affaiblit. Pendant cette période, sa valeur peut chuter à dix pour cent de la valeur d'origine et en même temps, il ne se forme pas deux pôles, mais plusieurs, y compris, par exemple, à l'équateur. En moyenne, les inversions de champ magnétique se produisent une fois tous les millions d'années, mais l'intervalle entre les inversions n'est pas constant.
En plus des inversions géomagnétiques, des inversions incomplètes se sont produites dans l'histoire de la Terre, lorsque les pôles magnétiques se sont déplacés vers de basses latitudes, jusqu'à l'intersection de l'équateur, puis sont revenus. La dernière fois qu'une inversion géomagnétique, le phénomène dit de Brunes-Matuyama, s'est produite il y a environ 780 mille ans. Un renversement temporaire - l'événement Lashamp - s'est produit il y a 41 mille ans et a duré moins de mille ans, au cours desquels la direction du champ magnétique de la planète a en fait changé pendant environ 250 ans.
Terre depuis l'orbite
Photo: Stuart Rankin / Flickr
Les modifications du champ magnétique lors de l'inversion affaiblissent la protection de la planète contre le rayonnement cosmique et augmentent le niveau de rayonnement sur Terre. Si le renversement géomagnétique se produisait aujourd'hui, cela augmenterait considérablement les risques pour l'exploitation des satellites géomagnétiques, de l'aviation et des infrastructures électriques au sol. Les tempêtes géomagnétiques qui se produisent avec une forte augmentation de l'activité solaire donnent aux scientifiques l'occasion d'évaluer les menaces auxquelles la planète peut faire face lorsque son champ magnétique est brusquement affaibli.
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En 2003, une tempête solaire a provoqué des pannes d'électricité en Suède et a nécessité des modifications des itinéraires aériens pour éviter des perturbations temporaires du réseau et réduire les risques de rayonnement pour les satellites et les infrastructures au sol. Mais cette tempête est considérée comme insignifiante par rapport à l'événement de Carrington - la tempête géomagnétique de 1859, lorsque des aurores se sont produites même à proximité des îles des Caraïbes.
Pendant ce temps, l'impact spécifique qu'une tempête majeure pourrait avoir sur l'infrastructure électronique actuelle n'est toujours pas clair. Certes, nous pouvons dire que les dommages économiques causés par les pannes d'électricité, les systèmes de chauffage, la climatisation, la géolocalisation et Internet seront très importants: seulement selon des estimations approximatives, il est estimé à au moins 40 milliards de dollars par jour.
L'impact direct que l'inversion du champ magnétique produira sur les êtres vivants et les personnes est également difficile à prévoir: l'homme moderne dans toute l'histoire de son existence n'a pas rencontré un tel événement. Il existe des études qui tentent de lier les inversions géomagnétiques et l'activité volcanique aux extinctions de masse. Cependant, notent Mound et Livermore, il n'y a pas d'activation notable du volcanisme, il est donc très probable que l'humanité devra faire face exclusivement aux effets électromagnétiques.
Champ magnétique terrestre 500 ans avant l'inversion (selon la modélisation du supercalculateur)
Image: GA Glatzmaier
Champ magnétique terrestre immédiatement après l'inversion (selon la modélisation du supercalculateur)
Image: GA Glatzmaier
Champ magnétique terrestre après 500 ans d'inversion (selon la modélisation du supercalculateur)
Image: GA Glatzmaier
On sait que de nombreuses espèces d'animaux ont une forme de magnétoréception, qui leur permet de détecter les changements dans le champ magnétique terrestre. Les animaux utilisent cette fonctionnalité pour naviguer lors de longues migrations. On ne sait pas encore quel effet le renversement géomagnétique aura sur ces espèces. On sait seulement que les anciens ont réussi à survivre à l'événement de Lashamp, et la vie sur la planète tout au long de son histoire a été confrontée à des inversions complètes du champ géomagnétique des centaines de fois.
Deux circonstances - l'âge du phénomène de Brunhes-Matuyama et l'affaiblissement observé du champ géomagnétique terrestre d'environ cinq pour cent par siècle - suggèrent avec prudence qu'un renversement peut se produire dans les deux mille prochaines années. Il est difficile de nommer des dates plus exactes. Le champ magnétique de la planète est généré par un noyau de pierre de fer liquide qui obéit aux mêmes lois de la physique que l'hydrosphère et l'atmosphère.
Pendant ce temps, l'humanité a appris à prédire les changements météorologiques dans quelques jours seulement. Dans le cas du noyau situé à une profondeur d'environ trois mille kilomètres de la surface de la Terre, la situation est beaucoup plus compliquée, principalement en raison des informations extrêmement rares sur la structure et les processus se produisant à l'intérieur de la planète. Les scientifiques ont à leur disposition des informations approximatives sur la composition et la structure du noyau, ainsi qu'un réseau mondial d'observatoires géophysiques au sol et de satellites en orbite qui permettent de mesurer les changements dans le champ géomagnétique et ainsi de suivre le mouvement du noyau terrestre.
On ne sait pas grand-chose du noyau de la planète. Par exemple, ce n'est que récemment que des scientifiques japonais, dans des expériences de laboratoire simulant les conditions à l'intérieur de la Terre, ont établi de manière fiable que son troisième composant principal est le silicium: il représente environ 5% de la masse du noyau terrestre. Les autres parts sont le fer (85 pour cent) et le nickel (10 pour cent). Comme d'habitude dans de tels cas, les partisans de l'hypothèse alternative du troisième élément sont restés, qui croient qu'il ne s'agit pas de silicium, mais d'oxygène.
Carte couleur de Mercure
Photo: Centre de vol spatial Goddard de la NASA / Flickr
Peu de scientifiques connaissent la structure du manteau de la planète. Il y a seulement trois ans, il est devenu fiable que dans la couche de transition entre le manteau supérieur et inférieur, à une profondeur de 410 à 660 kilomètres, il y avait de vastes réserves d'eau. Par la suite, ces données ont été confirmées à plusieurs reprises. Une analyse plus approfondie a montré que l'eau peut également être contenue dans les couches sous-jacentes, à une profondeur d'environ mille kilomètres. Mais même dans ce cas, on ne sait pas s'il est dispersé dans toute la couche ou s'il n'occupe que certaines zones locales.
En montant plus haut, les scientifiques sont confrontés à un autre problème: la nature et l'origine de la tectonique des plaques lithosphériques. À proprement parler, la Terre est considérée comme la seule planète du système solaire où règne la tectonique, mais personne ne sait encore quand et pourquoi elle est apparue. Répondre à ces questions nous permettrait de suivre le passé et l'avenir des continents - en particulier, le stade actuel du cycle Wilson. Les scientifiques ont à nouveau présenté les données préliminaires lors d'une conférence spécialisée tenue en 2016.
La nature du champ magnétique de la planète est le plus gros problème géophysique. On sait de manière fiable qu'en plus de Mercure, de la Terre et de quatre géantes gazeuses, Ganymède, le plus grand satellite de Jupiter, possède également une magnétosphère, mais la façon dont la planète supporte sa propre magnétosphère est très peu connue. À la disposition des scientifiques jusqu'à présent, il existe pratiquement la seule théorie de la géodynamique. Selon cette théorie, dans les entrailles de la planète se trouve un noyau métallique avec un centre solide et une coquille liquide. En raison de la désintégration des éléments radioactifs, de la chaleur est libérée, conduisant à la formation d'écoulements convectifs d'un fluide conducteur. Ces courants génèrent le champ magnétique de la planète.
Bien que la théorie de la géodynamo soit pratiquement incontestée, elle pose de grandes difficultés. Selon la magnétohydrodynamique classique, l'effet dynamo devrait se désintégrer et le noyau de la planète devrait se refroidir et se durcir. Il n'y a toujours pas de compréhension exacte des mécanismes grâce auxquels la Terre maintient l'effet d'auto-génération de la dynamo ainsi que les caractéristiques observées du champ magnétique, principalement les anomalies géomagnétiques, la migration et l'inversion des pôles.
La découverte récente d'un jet de fer à l'intérieur du noyau de la Terre, comme l'ont noté Mound et Livermore, témoigne des capacités croissantes de la science à étudier la dynamique des processus se produisant à l'intérieur de la planète. Le jet s'est formé dans le noyau externe liquide de la Terre dans la zone située sous le pôle Nord. La largeur de l'objet est actuellement de 420 kilomètres. Le jet a atteint de telles dimensions depuis 2000, augmentant chaque année en largeur jusqu'à 40 kilomètres.
Les géophysiciens pensent que le jet de fer qu'ils ont découvert est l'un des objets qui créent le champ magnétique terrestre. En combinaison avec des méthodes numériques et des expériences en laboratoire, cette découverte et d'autres, selon les experts, devraient considérablement accélérer les progrès dans ce domaine de la géophysique. Il est possible, soulignent Mound et Livermore, que les scientifiques soient bientôt en mesure de prédire le comportement du noyau terrestre.
Yuri Sukhov
