Voici à quoi ressemble la Terre à l'intérieur :Au fond se trouve le noyau de la Terre, suivi du manteau terrestre. La croûte terrestre commence à 35 kilomètres sous la surface. Crédit :Peter Eggermann / Adobe Stock
L'immense champ magnétique qui entoure la Terre, le protéger des radiations et des particules chargées de l'espace - et que de nombreux animaux utilisent même à des fins d'orientation - est en constante évolution, c'est pourquoi les géoscientifiques le surveillent en permanence. Les anciennes sources bien connues du champ magnétique terrestre sont le noyau terrestre - jusqu'à 6, 000 kilomètres de profondeur à l'intérieur de la Terre - et de la croûte terrestre :en d'autres termes, le sol sur lequel nous nous tenons. Le manteau terrestre, d'autre part, s'étendant de 35 à 2, 900 kilomètres sous la surface de la Terre, a jusqu'à présent été largement considéré comme « magnétiquement mort ». Une équipe internationale de chercheurs allemands, La France, Le Danemark et les États-Unis ont maintenant démontré qu'une forme d'oxyde de fer, hématite, peut conserver ses propriétés magnétiques même au plus profond du manteau terrestre. Cela se produit dans des plaques tectoniques relativement froides, appelés dalles, qui se trouvent surtout sous l'océan Pacifique occidental.
"Ces nouvelles connaissances sur le manteau terrestre et la région fortement magnétique du Pacifique occidental pourraient jeter un nouvel éclairage sur toute observation du champ magnétique terrestre, " dit le physicien des minéraux et premier auteur Dr. Ilya Kupenko de l'Université de Münster (Allemagne). Les nouvelles découvertes pourraient, par exemple, être pertinent pour toute observation future des anomalies magnétiques sur la Terre et sur d'autres planètes telles que Mars. En effet, Mars n'a plus de dynamo et donc plus de source permettant de constituer un champ magnétique fort provenant du noyau comme celui de la Terre. Cela pourrait, donc, vaut maintenant la peine d'examiner plus en détail son manteau. L'étude a été publiée dans La nature .
Contexte et méthodes utilisées
Au plus profond du noyau métallique de la Terre, c'est un alliage de fer liquide qui déclenche les flux électriques. Dans la croûte la plus externe de la Terre, les roches provoquent un signal magnétique. Dans les régions plus profondes de l'intérieur de la Terre, cependant, on croyait que les roches perdaient leurs propriétés magnétiques en raison des températures et des pressions très élevées.
Les chercheurs se sont maintenant penchés de plus près sur les principales sources potentielles de magnétisme dans le manteau terrestre :les oxydes de fer, qui ont une température critique élevée, c'est-à-dire la température au-dessus de laquelle le matériau n'est plus magnétique. Dans le manteau terrestre, les oxydes de fer se produisent dans des plaques qui sont enfouies de la croûte terrestre plus loin dans le manteau, à la suite de changements tectoniques, un processus appelé subduction. Ils peuvent atteindre une profondeur à l'intérieur de la Terre comprise entre 410 et 660 kilomètres, ce qu'on appelle la zone de transition entre le manteau supérieur et inférieur de la Terre. Précédemment, cependant, personne n'avait réussi à mesurer les propriétés magnétiques des oxydes de fer aux conditions extrêmes de pression et de température rencontrées dans cette région.
L'intérieur de la Terre et l'expérience illustrés graphiquement. Les lignes pointillées bleues montrent le champ magnétique entourant la Terre. Les chercheurs ont pressé et chauffé des échantillons d'hématite d'oxyde de fer trouvé dans le manteau terrestre entre deux diamants (à droite) pour simuler les conditions extrêmes du manteau terrestre. Ils ont observé que l'oxyde de fer est magnétique dans ces conditions. Crédit :Timofey Fedotenko
Maintenant, les scientifiques ont combiné deux méthodes. À l'aide d'une cellule dite à enclume de diamant, ils ont pressé des échantillons d'hématite d'oxyde de fer de taille micrométrique entre deux diamants, et les a chauffés avec des lasers pour atteindre des pressions allant jusqu'à 90 gigapascal et des températures supérieures à 1, 000 °C (1, 300K). Les chercheurs ont combiné cette méthode avec la spectroscopie dite Mössbauer pour sonder l'état magnétique des échantillons au moyen d'un rayonnement synchrotron. Cette partie de l'étude a été réalisée au synchrotron ESRF de Grenoble, La France, et cela a permis d'observer les changements d'ordre magnétique dans l'oxyde de fer.
Le résultat surprenant est que l'hématite est restée magnétique jusqu'à une température d'environ 925°C (1, 200 K) – la température régnant dans les plaques subductées sous la partie ouest de l'océan Pacifique à la profondeur de la zone de transition de la Terre. "Par conséquent, nous sommes en mesure de démontrer que le manteau terrestre n'est pas aussi "mort" magnétiquement qu'on l'a supposé jusqu'à présent, ", déclare le professeur Carmen Sanchez-Valle de l'Institut de minéralogie de l'Université de Münster. "Ces résultats pourraient justifier d'autres conclusions relatives à l'ensemble du champ magnétique de la Terre, " Elle ajoute.
Pertinence pour les enquêtes sur le champ magnétique terrestre et le mouvement des pôles
En utilisant des satellites et en étudiant les roches, les chercheurs observent le champ magnétique terrestre, ainsi que les changements locaux et régionaux de la force magnétique. Contexte :Les pôles géomagnétiques de la Terre, à ne pas confondre avec les pôles géographiques, sont en mouvement constant. À la suite de ce mouvement, ils ont en fait changé de position tous les 200, 000 à 300, 000 ans dans l'histoire récente de la Terre. Le dernier retournement des pôles s'est produit 780, il y a 000 ans, et les scientifiques des dernières décennies ont signalé une accélération du mouvement des pôles magnétiques de la Terre. Le retournement des pôles magnétiques aurait un effet profond sur la civilisation humaine moderne. Facteurs qui contrôlent les mouvements et le retournement des pôles magnétiques, ainsi que les directions qu'ils suivent pendant le renversement ne sont pas encore compris.
L'une des routes des pôles observée lors des flips passe au-dessus du Pacifique occidental, correspondant très sensiblement aux sources électromagnétiques proposées dans le manteau terrestre. Les chercheurs envisagent donc la possibilité que les champs magnétiques observés dans le Pacifique à l'aide d'enregistrements rocheux ne représentent pas la route de migration des pôles mesurée à la surface de la Terre, mais proviennent de la source électromagnétique jusqu'ici inconnue de roches contenant de l'hématite dans le manteau terrestre sous le Pacifique Ouest.
"Ce que nous savons maintenant - qu'il existe des matériaux magnétiquement ordonnés là-bas dans le manteau terrestre - devrait être pris en compte dans toute analyse future du champ magnétique terrestre et du mouvement des pôles, ", déclare le co-auteur, le professeur Leonid Dubrovinsky de l'Institut de recherche bavarois de géochimie expérimentale et de géophysique de l'Université de Bayreuth.
