À l'aide de nouvelles données recueillies sur des sites d'Afrique australe, Des chercheurs de l'Université de Rochester ont étendu leur enregistrement du champ magnétique terrestre à des milliers d'années jusqu'au premier millénaire.

Le dossier fournit un contexte historique pour aider à expliquer les changements continus dans le champ magnétique, le plus en évidence dans une zone de l'hémisphère sud connue sous le nom d'anomalie de l'Atlantique Sud.

"Nous savons depuis un certain temps que le champ magnétique est en train de changer, mais nous ne savions pas vraiment si c'était inhabituel pour cette région sur une plus longue période, ou si c'était normal, " dit Vincent Lièvre, qui a récemment terminé un poste d'associé postdoctoral au Département des sciences de la Terre et de l'environnement (EES) de l'Université de Rochester, et est l'auteur principal d'un article publié dans Lettres de recherche géophysique .

L'affaiblissement du champ magnétique, une anomalie récurrente

Les nouvelles données fournissent également plus de preuves qu'une région d'Afrique australe peut jouer un rôle unique dans les inversions des pôles magnétiques.

Le champ magnétique qui entoure la Terre dicte non seulement si une aiguille de boussole pointe vers le nord ou le sud, mais protège également la planète des rayonnements nocifs de l'espace. Près de 800, il y a 000 ans, les pôles étaient intervertis :le nord pointait vers le sud et vice versa. Les pôles ne se sont jamais complètement inversés depuis, mais depuis 160 ans, la force du champ magnétique a diminué à un rythme alarmant. La région où il est le plus faible, et continue de s'affaiblir, est une vaste zone s'étendant du Chili au Zimbabwe appelée l'anomalie de l'Atlantique Sud.

Afin de replacer ces changements relativement récents dans une perspective historique, Les chercheurs de Rochester, dirigés par John Tarduno, un professeur et président de l'EES - a collecté des données sur des sites d'Afrique australe, qui se trouve dans l'anomalie de l'Atlantique Sud, pour compiler un enregistrement de l'intensité du champ magnétique terrestre sur plusieurs siècles. Données précédemment collectées par Tarduno et Rory Cottrell, un chercheur scientifique de l'EES, avec les modèles théoriques développés par Eric Blackman, professeur de physique et d'astronomie à Rochester, suggèrent que la région centrale sous l'Afrique australe pourrait être le berceau de renversements de pôles récents et futurs.

"Nous recherchions un comportement récurrent des anomalies parce que nous pensons que c'est ce qui se passe aujourd'hui et qui provoque l'anomalie de l'Atlantique Sud, " dit Tarduno. "Nous avons trouvé des preuves que ces anomalies se sont produites dans le passé, et cela nous aide à contextualiser les changements actuels dans le champ magnétique."

Les chercheurs ont découvert que le champ magnétique dans la région fluctuait de 400 à 450 après JC, de 700-750 après JC, et encore de 1225-1550 après JC. Cette Anomalie de l'Atlantique Sud, donc, est la manifestation la plus récente d'un phénomène récurrent dans le noyau de la Terre sous l'Afrique qui affecte ensuite l'ensemble du globe.

"Nous obtenons des preuves plus solides qu'il y a quelque chose d'inhabituel à propos de la frontière noyau-manteau sous l'Afrique qui pourrait avoir un impact important sur le champ magnétique mondial, " dit Tarduno.

Une inversion des pôles ? Pas encore, disent les chercheurs

Le champ magnétique est généré par tourbillonnement, fer liquide dans le noyau externe de la Terre. C'est ici, à environ 1800 milles sous le continent africain, qu'une fonction spéciale existe. Les données sismologiques ont révélé une région plus dense au fond de l'Afrique australe appelée la province africaine à grande vitesse de cisaillement faible. La région est située juste au-dessus de la limite entre le noyau externe liquide chaud et le plus rigide, manteau plus frais. Assis sur le noyau externe liquide, il peut couler légèrement, perturbant le flux de fer et affectant finalement le champ magnétique terrestre.

Un changement majeur dans le champ magnétique aurait des ramifications de grande envergure; le champ magnétique stimule les courants dans tout ce qui a de longs fils, y compris le réseau électrique. Des modifications du champ magnétique pourraient donc provoquer des pannes du réseau électrique, dysfonctionnements du système de navigation, et pannes de satellites. Un affaiblissement du champ magnétique pourrait également signifier que davantage de rayonnements nocifs atteignent la Terre et déclencher une augmentation de l'incidence du cancer de la peau.

Lièvre et Tarduno avertissent, cependant, que leurs données ne présagent pas nécessairement une inversion complète des pôles.

"Nous savons maintenant que ce comportement inhabituel s'est produit au moins deux fois avant les 160 dernières années, et fait partie d'un modèle à long terme plus vaste, " dit Lièvre. " Cependant, il est tout simplement trop tôt pour dire avec certitude si ce comportement conduira à une inversion complète des pôles."

Même si une inversion complète des pôles n'est pas dans un avenir proche, cependant, l'affaiblissement de l'intensité du champ magnétique intrigue les scientifiques, dit Tarduno. "La possibilité d'une dégradation continue de la force du champ magnétique est une préoccupation sociétale qui mérite une étude et une surveillance continues."

Sur le terrain :« L'archéomagnétisme » à l'œuvre

Les chercheurs ont rassemblé des données pour ce projet à partir d'une source improbable :d'anciens vestiges d'argile d'Afrique australe remontant au début et à la fin de l'âge du fer. Dans le cadre d'un domaine appelé « archéomagnétisme, " Des géophysiciens s'associent à des archéologues pour étudier le champ magnétique passé.

L'équipe de Rochester, qui comprenait plusieurs étudiants de premier cycle, a collaboré avec l'archéologue Thomas Huffman de l'Université de Witwatersrand en Afrique du Sud, un expert de premier plan sur l'âge du fer en Afrique australe. Le groupe a extrait des échantillons d'argile d'un site de la vallée de la rivière Limpopo, qui borde le Zimbabwe, Afrique du Sud, et le Botswana.

Au cours de l'âge du fer en Afrique australe, à l'époque du premier millénaire, il y avait un groupe de personnes de langue bantoue qui cultivaient des céréales et vivaient dans des villages composés de silos à grains, cabanes, et enclos à bétail. Les courants d'air étaient dévastateurs pour leur culture basée sur l'agriculture. Pendant les périodes de sécheresse, ils effectuaient des nettoyages rituels élaborés des villages en brûlant les huttes et les silos à grains.

"Quand vous brûlez de l'argile à très haute température, vous stabilisez réellement les minéraux magnétiques, et quand ils refroidissent de ces températures très élevées, ils verrouillent un enregistrement du champ magnétique terrestre, " dit Tarduno.

Les chercheurs fouillent les échantillons, les orienter sur le terrain, et les ramener au laboratoire pour effectuer des mesures à l'aide de magnétomètres. De cette façon, ils sont capables d'utiliser les échantillons pour compiler un enregistrement du champ magnétique terrestre dans le passé.