Précieux champ magnétique. Versatile, il se déplace, il décroît...



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Article dans Physics of the Earth and Planetary Interiors

Annick Chauvin (Géosciences Rennes) publie en janvier 2019 dans la revue Physics of the Earth and Planetary Interiors une étude intitulée "New archeointensity data from NW Argentina (1300–1500 CE)". C'est l'opportunité, avec une spécialiste du géomagnétisme, professeur de géophysique à l'université de Rennes 1, de faire un point sur notre précieux champ magnétique terrestre, sans lequel il n'y aurait pas de vie possible sur la Terre...



Nous baignons dedans sans nous en apercevoir. Et pourtant le champ magnétique terrestre nous est bien utile en nous protégeant des particules du vent solaire ; certains le considèrent même comme un des éléments ayant favorisé l’émergence de la vie sur Terre (Tarduno et al. 2015).

Les variations spatio-temporelles du champ magnétique sont les seules traces en surface de la convection vigoureuse de l’alliage liquide de Fer et de Nickel au sein du Noyau Externe de la Terre, à près de 2900 km de profondeur. Ce sont les mouvements convectifs de ce liquide de très forte conductivité électrique qui génère, via un processus qualifié de « géodynamo », le champ observé en surface.

Les premières utilisations d’une boussole remontent à plus de 2000 ans avant notre ère et sont mentionnées dans les chroniques des empereurs chinois. Depuis le milieu du XIXème siècle, environ 180 observatoires magnétiques se sont déployés sur les cinq continents et plusieurs missions spatiales dédiées à la mesure du champ magnétique se sont succédées depuis la fin du XXième siècle, la dernière en date étant la mission Swarm 1.

Toutes ses observations ont permis, entre autres, l’émergence de modèles de géodynamo numérique de plus en plus réalistes (Aubert et al., 2018) et d’estimer la vitesse l’écoulement du liquide à la surface du noyau entre 20 et 40 km/an (Livermore et al., 2017).

Si on sait depuis longtemps que la géométrie du champ magnétique terrestre est proche de celle d’un champ dipolaire, son comportement nous étonne encore. Comme par exemple la brusque accélération du mouvement du pôle nord magnétique au cours de la dernière décennie (Fig. 1, Witze, 2019).


Champ Magnet Terre Migration
Fig. 1 Migration du Pôle Nord Magnétique depuis le XXième siècle, Witze, 2019),



Autre fait intriguant, la baisse continue de l’intensité du dipôle magnétique depuis plus de 170 ans associée à une migration à travers l’Atlantique Sud d’une forte anomalie magnétique (nommée SAA). On sait d’expérience que cette anomalie menace la survie des satellites la survolant (Heirtzler et al., 2002).

Une des voies pour mieux comprendre le comportement actuel du champ magnétique, et peut-être prédire son avenir, est de retracer son évolution passée. L’aimantation acquise par les roches lors de leur formation, nous fournit des enregistrements des variations spatio-temporelles du champ magnétique à grande échelle de temps. Cette aimantation, dite rémanente, est stable (sous certaines conditions) et est portée par des cristaux ferromagnétiques de taille micrométrique. C’est ainsi qu’il est bien connu que le champ magnétique a très fréquemment changé de polarité au cours des temps géologiques. D’ailleurs l’échelle de polarité construite fournit un outil de datation d’événements ou d’objets géologiques.

L’aimantation acquise par les terres cuites lors de leur refroidissement permet, quant à elle, de retracer finement les variations directionnelles et d’intensité du champ à l’échelle de quelques siècles, voire de quelques décennies. Ceci évidemment à condition de travailler sur du matériel (éléments de foyers, fours, briques, poteries) précisément daté, par exemple par 14C ou dendrochronologie.

L’archéomagnétisme connaît depuis une quinzaine d’années un fort essor auquel le groupe de paléomagnéticiens et d’archéomagnéticiens du laboratoire commun UMR Géosciences Rennes et UMR IRAMAT-CRP2A de Bordeaux, a contribué. Les travaux de ce groupe ont permis des avancées significatives sur notre connaissance de la variation du champ magnétique sur les trois derniers millénaires, à l’échelle de l’Europe de l’Ouest (Gomez-Paccard et al., 2013, Herve et al., 2012).

Le groupe mène depuis quelques années des recherches dans l’hémisphère Sud et plus particulièrement en Amérique du Sud. Les premiers résultats d’un projet de collaboration avec des collègues du CSIS de Madrid et porté par Annick Chauvin de Géosciences Rennes, viennent d’être publiés en janvier 2019 dans Physics of the Earth and Planetary Interiors (Gomez-Paccard et al., 2019). L’étude a porté sur 4 lots de céramiques produites dans le Nord l’Ouest de l’Argentine. Leurs âges, après calibration des datations 14C s’échelonnaient sur les 14ième et 15ième siècles de notre ère. Cette tranche de temps était particulièrement intéressante afin de préciser à quel moment l’anomalie SAA a atteint le continent Sud-Américain.


Champ Magnet Terre Argentine

Fig. 2 Carte de l'Amérique du Sud montrant l'emplacement des sites archéologiques où le matériel a été récupéré. Gomez-Paccard et al., 2019




Champ Magnet Terre Intensite
Fig. 3 Représentation de la décroissance de l’intensité du champ géomagnétique en Amérique du Sud durant le dernier millénaire. Les données acquises par le laboratoire commun (Rennes-Bordeaux) sont en orange et mauve. Gomez-Paccard et al., 2019



Ces résultats, combinés aux d’autres données d’intensité ancienne du champ, montrent que la très forte décroissance de l’intensité du champ magnétique n’a commencé en Amérique du Sud qu’au milieu du 17ième siècle (Fig. 3). L’anomalie SAA serait ainsi une caractéristique assez récente du champ magnétique terrestre. Acquérir des données archéomagnétiques en provenance de l’hémisphère Sud est une priorité en vue d’améliorer les modèles globaux d’évolution du champ magnétique sur les derniers millénaires. Le laboratoire de paléo-archéomagnétisme localisé à l’OSUR s'inscrit dans cette démarche.



Référence de l'article
Gómez-Paccard M., Chauvin A., Albeck M.E., Zaburlín M.A., Basso D.M., Pavón-Carrasco F.J., M.L. Osete M.L., Campuzano S.A., New archeointensity data from NW Argentina (1300–1500 CE), Physics of the Earth and Planetary Interiors 286, 92–100, 2019

Autres références
Aubert J., Geomagnetic acceleration and rapid hydromagnetic wave dynamics in advanced numerical simulations of the geodynamo, Geophys. J. Int. (2018) 214, 531–547
Gomez-Paccard M., Chauvin A., Lanos P., Dufresne P., Kovacheva M., Hill M.J, Beamud E., Blain S.,Bouvier A., Guibert P., Improving our knowledge of rapid geomagnetic field intensity changes observed in Europe between 200 and 1400 AD, Earth and Planetary Science Letters 355–356,131–143, 2012
Heirtzler J.R., Allen J.H., Wilkinson D. C., Ever‐present South Atlantic Anomaly damages spacecraft, EOS AGU, Vol. 83, No. 15, 2002
Hervé G., Chauvin A., Lanos P., Geomagnetic field variations in Western Europe from 1500BC to 200AD, Part 1: Directional secular variation curve, Physics of the Earth and Planetary Interiors 218 (2013) 1–13
Livermore P.W., Hollerbach R. and Ch. C. Finlay, An accelerating high-latitude jet in Earth’s core, Nature geoscience, 10, 62-70, 2017
Tarduno, J. A., Cottrell, R. D., Davis, W. J., Nimmo, F. & Bono, R. K., A Hadean to Paleoarchean geodynamo recorded by single zircon crystals, Science 349, 521–524 (2015).
Witze A., Earth’s magnetic field is acting up, Nature, 565, 143-144, 2019.



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Annick Chauvin (Géosciences Rennes) / @
Alain-Hervé Le Gall (multiCOM OSUR) / @





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