L'histoire de notre planète est écrite, entre autres, dans l'inversion périodique de ses pôles magnétiques. Les scientifiques du Weizmann Institute of Science proposent un nouveau moyen de lire ce record historique :dans la glace. Leurs découvertes, qui ont été signalés récemment dans Lettres des sciences de la Terre et des planètes , pourrait conduire à un sondage affiné des carottes de glace et, à l'avenir, pourrait être appliqué à la compréhension de l'histoire magnétique d'autres corps de notre système solaire, y compris Mars et la lune de Jupiter Europa.

L'idée d'enquêter sur un lien possible entre la glace et l'histoire magnétique de la Terre est née loin de la source de la glace de la planète, sur l'île ensoleillée de la Corse, où le professeur Oded Aharonson du Département des sciences de la Terre et des planètes de l'Institut, assistait à une conférence sur le magnétisme. Plus précisement, les chercheurs y discutaient du domaine connu sous le nom de paléo-magnétisme, qui est principalement étudié à travers des flocons de minéraux magnétiques qui ont été piégés dans des roches ou des carottes forées à travers les sédiments océaniques. De telles particules s'alignent avec le champ magnétique terrestre au moment où elles sont piégées en place, et même des millions d'années plus tard, les chercheurs peuvent tester leur alignement magnétique nord-sud et comprendre la position des pôles magnétiques de la Terre à cette époque lointaine. C'est ce dernier qui a donné l'idée à Aharonson :si de petites quantités de matériaux magnétiques pouvaient être détectées dans les sédiments océaniques, peut-être pourraient-ils également être trouvés piégés dans la glace et mesurés. Une partie de la glace gelée dans les glaciers dans des endroits comme le Groenland ou l'Alaska a plusieurs millénaires et est stratifiée comme des cernes d'arbres. Les carottes de glace forées à travers ceux-ci sont étudiées pour détecter des signes tels que le réchauffement planétaire ou les périodes glaciaires. Pourquoi pas des inversions de champ magnétique aussi ?

La première question qu'Aharonson et son étudiant Yuval Grossman qui ont dirigé le projet ont dû se poser était de savoir s'il était possible que le processus par lequel la glace se forme dans les régions proches des pôles puisse contenir un enregistrement détectable d'inversions de pôles magnétiques. Ces inversions espacées au hasard se sont produites tout au long de l'histoire de notre planète, alimenté par le mouvement chaotique de la dynamo de fer liquide au plus profond du noyau de la planète. Dans les formations rocheuses rubanées et les sédiments stratifiés, les chercheurs mesurent le moment magnétique - les orientations magnétiques nord-sud - des matériaux magnétiques qu'ils contiennent pour révéler le moment magnétique du champ magnétique terrestre à ce moment-là. Les scientifiques pensaient que de telles particules magnétiques pouvaient être trouvées dans la poussière piégée, avec de la glace d'eau, dans les glaciers et les calottes glaciaires.

L'équipe de recherche a construit une installation expérimentale pour simuler la formation de glace comme celle des glaciers polaires, où les particules de poussière dans l'atmosphère peuvent même fournir les noyaux autour desquels se forment les flocons de neige. Les chercheurs ont créé des chutes de neige artificielles en broyant finement de la glace fabriquée à partir d'eau purifiée, ajouter un peu de poussière magnétique, et le laisser tomber à travers une colonne très froide qui a été exposée à un champ magnétique, ces derniers ayant une orientation contrôlée par les scientifiques. En maintenant des températures très froides - environ 30 degrés Celsius en dessous de zéro, ils ont découvert qu'ils pouvaient générer des "noyaux de glace" miniatures dans lesquels la neige et la poussière se congelaient solidement en glace dure.

"Si la poussière n'est pas affectée par un champ magnétique externe, il s'installera dans des directions aléatoires qui s'annuleront, " dit Aharonson. " Mais si une partie s'oriente dans une direction particulière juste avant que les particules ne gèlent sur place, le moment magnétique net sera détectable."

Pour mesurer le magnétisme des « noyaux de glace » qu'ils avaient créés en laboratoire, les scientifiques de Weizmann les ont emmenés à l'Université hébraïque de Jérusalem, au laboratoire du professeur Ron Shaar, où un magnétomètre sensible installé là est capable de mesurer le moindre des moments magnétiques. L'équipe a trouvé un petit mais certainement un moment magnétique détectable qui correspondait aux champs magnétiques appliqués à leurs échantillons de glace.

"L'histoire paléo-magnétique de la Terre a été étudiée à partir des enregistrements rocheux; sa lecture dans des carottes de glace pourrait révéler des dimensions supplémentaires, ou aider à attribuer des dates précises aux autres résultats de ces carottes, " dit Aharonson. " Et nous savons que les surfaces de Mars et de grandes lunes glacées comme Europe ont été exposées à des champs magnétiques. Ce serait passionnant de rechercher des inversions de champ magnétique dans la glace prélevée sur d'autres corps de notre système solaire."

"Nous avons prouvé que c'était possible, " ajoute-t-il. Aharonson a même proposé un projet de recherche pour une future mission spatiale impliquant l'échantillonnage de carottes de glace sur Mars, et il espère que cette démonstration de la faisabilité de mesurer un tel noyau fera avancer l'attrait de cette proposition.