S'étendant de la Terre comme des spaghettis invisibles est le champ magnétique de la planète. Créé par la baratte du noyau terrestre, ce champ est important pour la vie quotidienne: il protège la planète des particules solaires, il fournit une base pour la navigation et il pourrait avoir joué un rôle important dans l'évolution de la vie sur Terre.
Mais que se passerait-il si le champ magnétique terrestre disparaissait demain? Un plus grand nombre de particules solaires chargées bombarderaient la planète, mettant les réseaux électriques et les satellites en panne et augmentant l'exposition humaine à des niveaux plus élevés de rayonnement ultraviolet cancérigène. En d'autres termes, un champ magnétique manquant aurait des conséquences qui seraient problématiques mais pas nécessairement apocalyptiques, du moins à court terme.
Et c'est une bonne nouvelle, car depuis plus d'un siècle, cela s'affaiblit. Même maintenant, il y a des endroits particulièrement fragiles, comme l'anomalie de l'Atlantique Sud dans l'hémisphère Sud, qui créent des problèmes techniques pour les satellites en orbite basse.
La première chose à comprendre au sujet du champ magnétique est que, même s'il s'affaiblit, il ne disparaîtra pas - du moins pas avant des milliards d'années. La Terre doit son champ magnétique à son noyau externe en fusion, qui est principalement composé de fer et de nickel. Le noyau externe de barattage est alimenté par la convection de la chaleur libérée à mesure que le noyau interne croît et se solidifie, a déclaré John Tarduno, géophysicien à l'Université de Rochester. (Le noyau interne croît d'environ un millimètre par an.)
Ce moteur à champ magnétique, connu sous le nom de dynamo, évolue depuis des milliards d'années. Les scientifiques pensent que l'arrangement de base actuel pourrait s'être installé il y a environ 1,5 milliard d'années, selon des recherches de 2015 qui ont trouvé un saut dans la force du champ magnétique à cette époque. Mais Tarduno et son équipe ont trouvé des preuves d'un champ magnétique sur Terre dans les minéraux les plus anciens de la planète, les zircons, datant de 4,2 milliards d'années, suggérant que l'activité dans le noyau crée du magnétisme depuis très longtemps.
On ne sait pas pourquoi la dynamo a commencé, a déclaré Tarduno à Live Science, bien qu'il soit possible que l'énorme impact planétaire qui a créé la lune ait pu être le principal moteur. Cet impact, qui s'est produit peut-être 100 millions d'années après le rapprochement de la Terre, aurait pu secouer toute stratification ou superposition de matériaux dans le noyau terrestre: imaginez secouer une bouteille d'huile et d'eau à l'échelle planétaire. Cette perturbation aurait pu favoriser la convection qui anime encore aujourd'hui la dynamo de la Terre.
Finalement, le noyau interne augmentera probablement suffisamment pour que la convection dans le noyau externe ne soit plus efficace et le champ magnétique échouera. Mais ce scénario est tellement éloigné qu'il ne vaut pas la peine de perdre beaucoup de sommeil.
"Nous parlons de milliards d'années", a déclaré Tarduno.
Affaiblissement du champ magnétique
Bien plus pertinent pour la vie des humains, le champ magnétique s'affaiblit. Les scientifiques mesurent cet affaiblissement directement avec des observatoires magnétiques et des satellites depuis 160 ans. Que le terrain vacille auparavant est un peu plus trouble, comme c'est le cas ensuite. Le champ magnétique est actuellement à environ 80% dipolaire, a déclaré Tarduno. Cela signifie qu'il agit principalement comme un aimant en forme de barre. Si vous pouviez mettre de la limaille de fer autour de la planète (et supprimer l'influence du soleil, qui crache un flux constant de particules chargées appelé le vent solaire vers la Terre, soufflant le champ magnétique comme des cheveux longs dans une brise), le champ magnétique résultant les lignes montreraient un nord et un sud clairs. Mais 20% du champ est non dipolaire, ce qui signifie que c'est plus compliqué; il existe des variations locales.
Dans le passé, le champ magnétique a basculé, échangeant le nord et le sud. Le dernier de ces renversements s'est produit il y a 780 000 ans, à l'époque de l'homo erectus. L'affaiblissement du champ a généralement précédé ces flips, ce qui soulève des questions quant à l'imminence d'une autre flip-flop. Mais le champ s'affaiblit aussi parfois, puis se renforce à nouveau sans basculer, un phénomène appelé excursion.
Tarduno et son équipe ont découvert qu'un tourbillon étrange au cœur de l'Afrique du Sud pourrait contribuer à une partie de cette faiblesse. Ce tourbillon semble causer l'anomalie de l'Atlantique Sud, un point faible connu sur le terrain qui s'étend sur environ 190 miles (300 kilomètres) à l'est du Brésil à travers une grande partie de l'Amérique du Sud. Dans cette zone, les particules chargées du vent solaire descendent plus près que d'habitude de la Terre. L'anomalie de l'Atlantique Sud n'est pas particulièrement visible sur le terrain. Mais les satellites en orbite autour de la Terre y rencontrent des particules solaires plus dommageables, et les astronautes qui ont voyagé à travers la région sur la Station spatiale internationale ont signalé des phénomènes visuels d'étoiles filantes qui seraient causés par des niveaux de rayonnement relativement élevés au niveau de l'orbite terrestre basse là-bas. .
Une Terre sans champ
Tarduno et son équipe soupçonnent que la variation du manteau sous l'Afrique du Sud pourrait avoir été le point de déclenchement des inversions de champ magnétique dans le passé. La bonne nouvelle est que, même si le champ s'affaiblit ou se prépare à basculer, il ne va pas disparaître; il n'y a aucune preuve que le champ magnétique ait jamais complètement disparu lors d'une inversion.
Même si le champ s'inverse, "nous aurons toujours un champ magnétique présent; ce sera juste un champ magnétique très faible", a déclaré Tarduno.
À quoi ressemblerait ce monde avec un champ magnétique minimal? Eh bien, votre boussole ne fonctionnerait pas, pour une chose. "Il va simplement pointer vers le champ magnétique le plus élevé", a déclaré Tarduno. "Ça pourrait être très proche de toi; ça pourrait être très loin."
Les lumières du nord et du sud seraient visibles des latitudes plus basses, car ces spectacles colorés sont le résultat de l'interaction entre les particules chargées projetées par le soleil dans le vent solaire et la magnétosphère terrestre. Actuellement, ces aurores apparaissent près des pôles, suivant les lignes de champ magnétique principalement nord-sud de la Terre, mais un champ plus faible permettrait aux particules de pénétrer dans l'atmosphère terrestre, éclairant le ciel plus près de l'équateur.
Les conditions de l'anomalie de l'Atlantique Sud pour les satellites pourraient devenir courantes à travers le monde, ce qui entraînerait des problèmes techniques. Les particules solaires peuvent cingler l'électronique, perturbant des bits de mémoire dans ce qu'on appelle des perturbations à événement unique, ou SEU. Lorsque les particules solaires interagissent avec la couche chargée de l'atmosphère terrestre appelée ionosphère, elles éliminent également les électrons de leurs orbites moléculaires. Ces électrons libres interfèrent alors avec la transmission des ondes radio haute fréquence utilisées pour la communication.
Les interactions entre le vent solaire et l'atmosphère terrestre peuvent également briser la couche d'ozone au fil du temps, a déclaré Tarduno, ce qui augmenterait l'exposition collective aux rayonnements ultraviolets de l'humanité et augmenterait les risques de cancer de la peau.
"Bien que cela ne serait probablement pas absolument catastrophique pour la vie, il y aurait une dose de rayonnement beaucoup plus élevée au sol sans champ magnétique", a déclaré Martin Archer, physicien du plasma spatial à l'Université Queen Mary de Londres.
Il y a peu de preuves que les variations passées du champ magnétique ont eu un impact sur la vie sur Terre. Pourtant, le champ magnétique a sans aucun doute façonné la surface de la Terre, aidant à empêcher la fragile atmosphère de la planète d'être soufflée dans l'espace par la force implacable du vent solaire, a déclaré Archer à Live Science.
Un champ magnétique n'est pas crucial pour avoir une atmosphère - Vénus n'a pas de champ magnétique et a une atmosphère massive, quoique peu accueillante - mais il agit certainement comme une couche de protection supplémentaire. Mars, qui avait un champ magnétique mais l'a perdu il y a environ 4 milliards d'années, a vu son atmosphère presque entièrement dépouillée. Et s'il y avait un moyen de donner à la lune une atmosphère semblable à la Terre, le vent solaire ne la réduirait à rien en un siècle, a déclaré Archer.
