Comment la Terre a-t-elle évité un destin semblable à celui de Mars ? Les roches anciennes contiennent des indices

Une image de la Terre, d’abord sans noyau interne ; deuxièmement, avec un noyau interne qui a commencé à se développer il y a environ 550 millions d’années ; troisièmement, avec un noyau interne externe et 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, ont restauré le champ magnétique de la planète juste avant l’explosion de la vie sur Terre. Crédit : Université de Rochester/Michael Osadciw

À environ 1800 miles 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 du vent solaire – les flux de rayonnement du soleil.

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

Qu’est-ce qui a fait rebondir le champ magnétique ?

Selon de nouvelles recherches menées par des scientifiques de l’Université de Rochester, ce rajeunissement s’est produit en quelques dizaines de millions d’années – rapidement sur des échelles de temps géologiques – et a coïncidé avec la formation du noyau interne solide de la Terre, suggérant que le noyau est probablement une cause directe.

“Le noyau interne est extrêmement important”, a déclaré 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 une fois que le noyau interne a commencé à se développer, le champ s’est régénéré.”

Dans le journal publié en communication nature, les chercheurs ont déterminé plusieurs dates clés dans l’histoire du noyau interne, y compris une estimation plus précise de l’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.

Déverrouiller des informations dans les roches anciennes

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

Le champ magnétique terrestre est généré dans le noyau externe, où le fer liquide tourbillonnant crée 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 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 verrouillent la direction et l’intensité 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 CO2 laser 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 piégé dans des cristaux anciens – un domaine connu sous le nom de paléomagnétisme – les chercheurs ont identifié deux nouvelles dates clés dans l’histoire du noyau interne :

  • il y a 550 millions d’années: le moment où le champ magnétique a commencé à se régénérer rapidement après un quasi-effondrement 15 millions d’années plus tôt. Les chercheurs attribuent le renouvellement rapide du champ magnétique à la formation d’un noyau interne solide qui a chargé 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 et a marqué la frontière entre le noyau interne interne et 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 réduit plus précisément l’âge du noyau interne, nous pouvons déterminer si le noyau interne actuel se compose réellement 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 utilisent des boucliers magnétiques pouvant former et maintenir les conditions nécessaires pour abriter la vie .

Par exemple, les chercheurs pensent que Mars avait autrefois un champ magnétique, mais le champ a disparu, laissant la planète vulnérable au vent solaire et la surface sans océans. 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 ne s’était pas régénéré”, a déclaré Tarduno. “La planète serait beaucoup plus sèche et très différente de la planète d’aujourd’hui.”

En termes d’évolution planétaire, la recherche met en évidence 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 tout au long de la vie – plusieurs milliards d’années – d’une planète.”


De nouvelles recherches fournissent des preuves d’un fort champ magnétique précoce autour de la Terre


Plus d’information:
Tinghong Zhou et al, Early Cambrian Renewal of the Geodynamo and the Origin of the Inner Core Structure, communication nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-31677-7

Fourni par l’Université de Rochester

Devis: Comment la Terre a-t-elle évité un destin semblable à celui de Mars ? Les roches anciennes contiennent des indices (2022, 25 juillet) récupéré le 26 juillet 2022 sur https://phys.org/news/2022-07-earth-mars-like-fate-ancient-clues.html

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