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

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 : Illustration 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, rétablissant le champ magnétique de notre planète.

Le fer liquide tourbillonnant dans le noyau externe de la Terre, situé à environ 1 800 miles sous nos pieds, génère le champ magnétique protecteur de notre planète appelé 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 – les 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 le champ magnétique 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 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”, 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, paru le 19 juillet 2022, dans le magazine Ncommunication naturelle, les scientifiques ont déterminé plusieurs dates importantes 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 d’autres planètes du système solaire.

Infographie de la structure de la couche terrestre

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 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. Le fer liquide tourbillonnant y 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 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 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 avons pu 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 profondément 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 les autres planètes utilisent les boucliers magnétiques et maintenir les conditions nécessaires à la vie dans le monde. Port.

Les chercheurs croient que[{” attribute=””>Mars, for example, once had a magnetic field, but the field dissipated. That left the planet vulnerable to solar wind and the surface oceanless. While it is unclear whether the absence of a magnetic field would have caused Earth to meet the same fate, “Earth certainly would’ve lost much more water if Earth’s magnetic field had not been regenerated,” Tarduno says. “The planet would be much drier and very different than the planet today.”

In terms of planetary evolution, then, the research emphasizes the importance of a magnetic shield and a mechanism to sustain it, he says.

“This research really highlights the need to have something like a growing inner core that sustains a magnetic field over the entire lifetime—many billions of years—of a planet.”

Reference: “Early Cambrian renewal of the geodynamo and the origin of inner core structure” by Tinghong Zhou, John A. Tarduno, Francis Nimmo, Rory D. Cottrell, Richard K. Bono, Mauricio Ibanez-Mejia, Wentao Huang, Matt Hamilton, Kenneth Kodama, Aleksey V. Smirnov, Ben Crummins and Frank Padgett III, 19 July 2022,

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