Une inversion de flux s’est produite au centre de la Terre en 2010, révèlent des données satellitaires

Une dynamique insoupçonnée dans les entrailles de la planète

Sous nos pieds, à environ 2200 kilomètres de profondeur, se trouve le noyau externe de la Terre. Cet environnement bouillonnant est composé de fer liquide en fusion qui, par ses mouvements constants, génère le champ géomagnétique de notre planète. Pendant des décennies, en mesurant les infimes variations de ce champ magnétique, les scientifiques ont déduit que ce flux de matière s’écoulait principalement vers l’ouest.

Une rupture inattendue de ce modèle établi s’est pourtant produite en 2010. Sous l’océan Pacifique, dans les profondeurs de la Terre, la direction de ce flux de fer liquide s’est inversée de manière inexpliquée pour se diriger fortement vers l’est. Les raisons précises de ce basculement soudain de la matière en fusion restent encore entourées de mystère pour la communauté scientifique.

L’analyse décisive d’une vaste quantité de données spatiales

Pour percer les secrets de ce changement de direction, les chercheurs se sont appuyés sur une vaste compilation de données. Une étude publiée dans la revue Journal of Studies of Earth’s Deep Interior a passé au crible les observations terrestres ainsi que les relevés satellitaires couvrant la période de 1997 à 2025. Ces travaux mobilisent les informations recueillies par les missions Swarm et CryoSat de l’Agence spatiale européenne (ESA), accompagnées des données de la mission allemande CHAMP et de la mission Ørsted.

Les résultats indiquent qu’au cours de l’année 2010, une vaste région de fluide riche en fer située sous le Pacifique équatorial a cessé son faible mouvement vers l’ouest pour entamer une course marquée vers l’est. Jusqu’à présent, le système du noyau externe était considéré comme relativement stable, suggérant que des modifications aussi spectaculaires du flux ne constituent pas la norme. Cette découverte offre de nouvelles perspectives sur les processus turbulents à l’origine du champ magnétique terrestre.

Frederik Dahl Madsen, auteur principal de l’étude affilié à l’École de géosciences de l’Université d’Édimbourg, souligne l’importance de ce phénomène. Il déclare : « Le renversement de flux à grande échelle sous le Pacifique soulève de nouvelles questions sur le comportement des profondeurs de la Terre. Les scientifiques veulent maintenant comprendre si ce renversement représente une fluctuation de courte durée, une partie d’une oscillation répétitive, ou un nouvel équilibre stable pour la circulation du noyau. Une surveillance continue sera essentielle pour déterminer comment le flux évolue au cours des prochaines années. »

Des connexions profondes entre les différentes couches terrestres

Le mécanisme qui génère le champ magnétique de la Terre porte le nom de géodynamo. Il est alimenté par la circulation du fer liquide conducteur d’électricité du noyau externe autour du noyau interne solide. Si ce système est en constante évolution, nombre de ses modèles de flux à long terme semblaient particulièrement persistants au fil des décennies d’observation.

Les modèles utilisés dans le cadre de ces nouvelles recherches apportent une nuance supplémentaire. Le flux pacifique orienté vers l’est a commencé à s’affaiblir depuis 2020. Cette observation suggère que l’événement pourrait être une oscillation temporaire ou la manifestation d’un cycle naturel plus long régissant la dynamique du noyau, après avoir atteint son pic il y a quelques années.

Frederik Dahl Madsen met en évidence un lien potentiel avec le centre même de la planète. Le chercheur précise : « La montée du puissant flux vers l’est dans le Pacifique est contemporaine d’un changement de comportement dans le noyau interne, tel que déduit par la géodésie et la sismologie, et nous émettons l’hypothèse que ces changements dans l’intérieur profond sont associés aux changements de flux sous le Pacifique. »

La précision chirurgicale de la mission spatiale Swarm

L’observation de ces phénomènes invisibles à l’œil nu repose sur des technologies de pointe en orbite. Lancés en 2013, les trois satellites de la mission Swarm sont équipés de magnétomètres extrêmement sensibles, capables de cartographier le champ magnétique terrestre avec une précision exceptionnelle. En évoluant sur des orbites minutieusement coordonnées, ces appareils parviennent à isoler les signaux magnétiques émis par le noyau de ceux produits par la croûte terrestre, les océans, l’ionosphère et la magnétosphère.

Cette capacité de discrimination a permis aux chercheurs de reconstituer l’évolution des modèles de flux à la limite entre le noyau et le manteau terrestre. C’est grâce à cette méthode que les changements soudains liés à l’inversion du Pacifique, ainsi qu’au sursaut géomagnétique (« geomagnetic jerk ») survenu en 2017, ont pu être identifiés. Les données satellitaires ont révélé des accélérations semblables à des vagues et des structures de flux évoluant rapidement, des éléments qui seraient restés indétectables dans des ensembles de données plus parasités.

Anja Stromme, responsable de la mission Swarm à l’ESA, rappelle la valeur de cet ensemble de données à long terme. Elle observe : « Bien que Swarm ait été lancé après l’événement de renversement dramatique de 2010, il a fourni des données de haute précision qui nous informent sur le noyau interne de la Terre dans la période qui a suivi. »

La spécialiste de l’Agence spatiale européenne ajoute : « De manière importante, Swarm fournit une couverture mondiale continue sur de nombreuses années, permettant aux scientifiques de suivre comment la dynamique du noyau évolue au fil du temps plutôt que de s’appuyer uniquement sur des observatoires magnétiques terrestres. Les mesures magnétiques par satellite de longue durée permettent aux chercheurs de suivre les changements de la géodynamo en temps quasi réel et d’améliorer les modèles de l’évolution du champ magnétique terrestre. Les observations futures de missions telles que Swarm joueront un rôle crucial. »

Le bouclier protecteur essentiel de notre système terrestre

Ces mouvements gigantesques se déroulent très loin sous la surface de la Terre et ne représentent aucun danger pour les populations ou le climat. Ils sont néanmoins fondamentaux pour appréhender le fonctionnement global de la planète. Le champ magnétique généré par ces flux de fer liquide agit comme un bouclier protégeant la Terre des particules chargées projetées par le soleil. Sans cette protection, l’atmosphère terrestre et les infrastructures technologiques seraient gravement exposées aux rayonnements solaires nocifs.

Ce bouclier magnétique n’est pas une entité figée. Il se transforme lentement à mesure que le flux du noyau évolue, ce qui impacte de nombreux domaines concrets, des systèmes de navigation aux opérations des engins spatiaux, sans oublier les modèles de météorologie spatiale à proximité de la Terre. Comprendre comment et pourquoi le noyau change revêt un intérêt scientifique et pratique majeur.

Elisabetta Iorfida, scientifique de la mission Swarm pour l’ESA, souligne que le renversement observé sous le Pacifique remet en question l’idée selon laquelle le noyau externe serait dominé par une circulation stable vers l’ouest. Elle fait remarquer : « Cette étude montre que des changements régionaux peuvent émerger rapidement en une décennie seulement. Les résultats peuvent également aider les scientifiques à étudier les interactions possibles entre le noyau externe, le noyau interne et le manteau inférieur de la Terre et, par conséquent, donner plus d’aperçus sur la limite noyau-manteau, qui est une région critique pour la dynamique profonde de la Terre. »

La chercheuse conclut sur les perspectives offertes par ces observations : « Cette recherche soulève des questions intrigantes sur la façon dont les couches les plus profondes de la Terre sont connectées dynamiquement. Alors que le champ magnétique continue d’évoluer, les missions satellitaires offrent une vue de plus en plus détaillée des processus dynamiques qui se déroulent au plus profond de notre planète, révélant que le noyau terrestre pourrait être beaucoup plus variable et complexe qu’on ne le croyait autrefois. »

Selon la source : phys.org