Afin de déterminer la direction et l'intensité du champ magnétique passé, les chercheurs ont daté et analysé des cristaux de zircon collectés sur des sites en Australie. Les zircons mesurent environ deux dixièmes de millimètre et contiennent des particules magnétiques encore plus petites qui bloquent l'aimantation de la terre au moment de la formation des zircons. Ici, un cristal de zircon est placé dans le "O" sur une pièce de dix cents, pour l'échelle. Crédit :Université de Rochester / John Tarduno
Au plus profond de la Terre, le fer liquide tourbillonnant génère le champ magnétique protecteur de notre planète. Ce champ magnétique est invisible mais vital pour la vie à la surface de la Terre :il protège la planète des vents solaires nocifs et des rayons cosmiques du soleil.
Compte tenu de l'importance du champ magnétique, les scientifiques ont essayé de comprendre comment le champ a changé tout au long de l'histoire de la Terre. Cette connaissance peut fournir des indices pour comprendre l'évolution future de la Terre, ainsi que l'évolution des autres planètes du système solaire.
De nouvelles recherches de l'Université de Rochester prouvent que le champ magnétique qui s'est d'abord formé autour de la Terre était encore plus fort que les scientifiques ne le pensaient auparavant. La recherche, publié dans la revue PNAS , aidera les scientifiques à tirer des conclusions sur la durabilité du bouclier magnétique de la Terre et à savoir s'il existe ou non d'autres planètes dans le système solaire avec les conditions nécessaires pour abriter la vie.
"Cette recherche nous dit quelque chose sur la formation d'une planète habitable, " dit Jean Tarduno, le William R. Kenan, Jr., Professeur de Sciences de la Terre et de l'Environnement et Doyen de la Recherche pour les Arts, Les sciences, et Ingénierie à Rochester. "L'une des questions auxquelles nous voulons répondre est de savoir pourquoi la Terre a évolué comme elle l'a fait et cela nous donne encore plus de preuves que le blindage magnétique a été enregistré très tôt sur la planète."
Le champ magnétique terrestre aujourd'hui
Le bouclier magnétique d'aujourd'hui est généré dans le noyau externe de la Terre. La chaleur intense dans le noyau interne dense de la Terre fait tourbillonner et baratter le noyau externe, composé de fer liquide, générer des courants électriques, et conduire un phénomène appelé la géodynamo, qui alimente le champ magnétique terrestre. Les courants dans le noyau externe liquide sont fortement affectés par la chaleur qui sort du noyau interne solide.
En raison de l'emplacement et des températures extrêmes des matériaux dans le noyau, les scientifiques ne sont pas en mesure de mesurer directement le champ magnétique. Heureusement, les minéraux qui montent à la surface de la Terre contiennent de minuscules particules magnétiques qui se verrouillent dans la direction et l'intensité du champ magnétique au moment où les minéraux refroidissent de leur état fondu.
En utilisant un nouveau paléomagnétique, microscope électronique, géochimique, et les données de paléointensité, les chercheurs ont daté et analysé des cristaux de zircon, les plus anciens matériaux terrestres connus, collectés sur des sites en Australie. Les zircons, qui sont d'environ deux dixièmes de millimètre, contiennent des particules magnétiques encore plus petites qui bloquent l'aimantation de la terre au moment de la formation des zircons.
Représentation d'artiste de la Terre primitive et de Mars il y a 4,2 milliards d'années avec des champs magnétiques générés en interne. La longue durée de vie de la géodynamo et du blindage magnétique ont empêché la perte de l'océan sur Terre, alors que l'effondrement du champ magnétique martien a contribué à sa perte d'eau. Crédit :Illustration reproduite avec l'aimable autorisation de Michael Osadciw (Université de Rochester, Rochester, NY) et et John A. Tarduno.
Le champ magnétique terrestre il y a 4 milliards d'années
Des recherches antérieures de Tarduno ont révélé que le champ magnétique terrestre a au moins 4,2 milliards d'années et existe depuis presque aussi longtemps que la planète. Le noyau interne de la Terre, d'autre part, est un ajout relativement récent :il s'est formé il y a seulement environ 565 millions d'années, selon une étude publiée par Tarduno et ses collègues plus tôt cette année.
Alors que les chercheurs pensaient initialement que le champ magnétique initial de la Terre avait une faible intensité, les nouvelles données sur le zircon suggèrent un champ plus fort. Mais, parce que le noyau interne ne s'était pas encore formé, le champ puissant qui s'est développé à l'origine il y a 4 milliards d'années doit avoir été alimenté par un mécanisme différent.
"Nous pensons que ce mécanisme est la précipitation chimique de l'oxyde de magnésium à l'intérieur de la Terre, " dit Tarduno.
L'oxyde de magnésium a probablement été dissous par une chaleur extrême liée à l'impact géant qui a formé la lune de la Terre. Alors que l'intérieur de la Terre se refroidissait, l'oxyde de magnésium pourrait précipiter, convection motrice et la géodynamo. Les chercheurs pensent que la Terre intérieure a finalement épuisé la source d'oxyde de magnésium au point que le champ magnétique s'est presque complètement effondré il y a 565 millions d'années.
Mais la formation du noyau interne a fourni une nouvelle source pour alimenter la géodynamo et le bouclier magnétique planétaire que la Terre possède aujourd'hui.
Un champ magnétique sur Mars
"Ce champ magnétique précoce était extrêmement important car il protégeait l'atmosphère et l'élimination de l'eau de la Terre primitive lorsque les vents solaires étaient les plus intenses, " dit Tarduno. " Le mécanisme de génération de champ est presque certainement important pour d'autres corps comme d'autres planètes et exoplanètes. "
Une théorie de premier plan, par exemple, est-ce Mars, comme la Terre, a eu un champ magnétique au début de son histoire. Cependant, sur Mars, le champ s'est effondré et, contrairement à la Terre, Mars n'en a pas généré de nouveau.
"Une fois que Mars a perdu son blindage magnétique, il a ensuite perdu son eau, " dit Tarduno. "Mais nous ne savons toujours pas pourquoi le blindage magnétique s'est effondré. Le blindage magnétique précoce est vraiment important, mais nous nous intéressons aussi à la durabilité d'un champ magnétique. Cette étude nous donne plus de données pour essayer de comprendre l'ensemble des processus qui maintiennent le bouclier magnétique sur Terre. »
