De nouvelles recherches ont révélé l’existence d’une source de magnétisme inconnue jusqu’alors dans les couches molles et chaudes de notre planète. Loin d’être magnétiquement mort, une partie du manteau terrestre pourrait contenir des poches d’oxyde de fer (Fe2O3) dont l’attraction magnétique serait suffisante pour avoir un effet réel.
Une équipe de recherche composée de scientifiques du monde entier a apporté la preuve que l’hématite minérale conserve ses propriétés magnétiques même lorsqu’elle est comprimée sous des montagnes de roche et chauffée à un peu moins de 1 000 degrés Celsius.
“Ces nouvelles connaissances sur le manteau terrestre et la région fortement magnétique du Pacifique occidental pourraient jeter un nouvel éclairage sur toutes les observations du champ magnétique terrestre”, déclare le physicien spécialiste des minéraux Ilya Kupenko, de l’université de Münster, en Allemagne.
Pour l’essentiel, la cage géante de lignes de champ magnétique qui dévie les rayonnements potentiellement dangereux de la surface de notre planète est le résultat du cycle de rotation de notre noyau de fer liquide.
Cet effet dynamo est la raison pour laquelle notre planète a un champ magnétique et pas Mars. (Notre noyau tourne toujours après toutes ces années, alors que le cœur de notre voisine rouge est devenu froid et immobile.
Les minéraux enfermés dans la croûte solide des deux mondes conservent l’empreinte fantomatique de cette dynamo, ce qui crée une deuxième source d’influence magnétique que nous pouvons détecter depuis l’orbite.
Bien que des minéraux similaires soient abondants dans les profondeurs, les distorsions causées par l’immense chaleur et la pression devraient finir par effacer cette empreinte au-delà d’un point critique, plus on descend. C’est du moins la théorie.
Mais tester cette théorie pour des matériaux spécifiques dans des conditions extrêmes est plus facile à dire qu’à faire.
À l’heure où les pôles du champ magnétique de notre planète sautent et se dépl acent d’une manière que nous avons du mal à prévoir, il est plus important que jamais de comprendre le comportement réel des matériaux potentiellement magnétiques dans notre manteau.
Pour relever les défis techniques liés à l’étude des formes que prend l’hématite à de grandes profondeurs, les chercheurs ont combiné la spectroscopie Mössbauer et le chauffage au laser dans une enclume en diamant.
Ils ont ainsi pu cuire un échantillon d’hématite à une température comprise entre 300 et 1 300 degrés Kelvin (26 à 1 026 degrés Celsius, ou 80 à 1 880 degrés Fahrenheit), tout en le comprimant à 90 gigapascals, soit près de 90 000 fois le poids de notre atmosphère.
Les rayons gamma ont ensuite été utilisés pour analyser les positions précises des particules composant l’échantillon, ce qui a permis aux chercheurs de calibrer les températures avec suffisamment de précision pour déterminer les transitions magnétiques entre les différentes phases.
Si les propriétés magnétiques du minéral ont disparu à long terme, elles sont restées détectables en dessous de 1 200 degrés Kelvin.
Cela exclut toujours la majeure partie du manteau, dont la température varie généralement de 1 000 à 3 000 degrés Kelvin, mais il s’en est fallu de peu, ce qui laisse penser que des poches d’hématite situées jusqu’à quelques centaines de kilomètres sous la surface pourraient avoir une activité magnétique.
nous sommes donc en mesure de démontrer que le manteau terrestre n’est pas aussi magnétiquement “mort” qu’on le pensait jusqu’à présent”, explique la minéralogiste Carmen Sanchez-Valle de l’université de Münster.
“Ces résultats pourraient justifier d’autres conclusions relatives à l’ensemble du champ magnétique de la Terre”
Par exemple, cette découverte pourrait nous aider à comprendre pourquoi des zones intenses du champ dérivent plus rapidement que nos modèles ne peuvent l’expliquer, ce qui entraîne une mise à jour prématurée d’un type particulier de carte que nous utilisons pour naviguer autour du globe.
L’hématite présente dans les dalles subductées au nord-ouest du Pacifique pourrait avoir une incidence sur la façon dont nous suivons les mouvements magnétiques.
“Ce que nous savons maintenant, à savoir qu’il existe des matériaux magnétiquement ordonnés dans le manteau terrestre, devrait être pris en compte dans toute analyse future du champ magnétique terrestre et du mouvement des pôles”, déclare le géochimiste Leonid Dubrovinsky de l’université de Bayreuth, en Allemagne.
L’année dernière, la mission Swarm de l’Agence spatiale européenne a détecté un faible signal de magnétisme provenant du tourbillon d’ions dissous dans les océans de notre planète.
Bien que des effets subtils comme ceux-ci puissent sembler insignifiants, nous dépendons fortement du champ magnétique pour protéger les technologies à la surface de notre planète des effets d’une activité solaire extrême. Il est important que nous apprenions tout ce que nous pouvons sur cette cage protectrice au-dessus de nos têtes.
Cette recherche a été publiée dans Nature.