Ancient Rocks Hold Clues to How Earth Avoided a Mars-Like Fate

Ancient Rocks Hold Clues to How Earth Avoided a Mars-Like Fate

Une représentation de la Terre, d’abord sans noyau interne ; deuxièmement, avec un noyau interne qui a commencé à se développer il y a environ 550 millions d’années ; troisièmement, avec un noyau interne le plus externe et le plus interne, il y a environ 450 millions d’années. Des chercheurs de l’Université de Rochester ont utilisé le paléomagnétisme pour déterminer ces deux dates clés de l’histoire du noyau interne, qui, selon eux, ont restauré le champ magnétique de la planète juste avant l’explosion de la vie sur Terre. Crédit : Université de Rochester Illustration / Michael Osadciw

De nouvelles recherches paléomagnétiques suggèrent que le noyau interne solide de la Terre s’est formé il y a 550 millions d’années et a restauré le champ magnétique de notre planète.

Le fer liquide tourbillonnant dans le noyau externe de la Terre, situé à environ 1 800 miles sous nos pieds, génère le champ magnétique protecteur de notre planète, appelé magnétosphère. Bien que ce champ magnétique soit invisible, il est vital pour la vie à la surface de la Terre. C’est parce que la magnétosphère protège la planète du vent solaire, les flux de rayonnement du soleil.

Cependant, il y a environ 565 millions d’années, la force du champ magnétique est tombée à 10% de sa force actuelle. Puis, mystérieusement, le champ magnétique s’est rétabli, retrouvant sa force juste avant l’explosion cambrienne de la vie multicellulaire sur Terre.

Qu’est-ce qui a provoqué la récupération de la magnétosphère ?

Ce rajeunissement s’est produit sur quelques dizaines de millions d’années selon de nouvelles recherches menées par des scientifiques de l’Université de Rochester. Ceci est très rapide à l’échelle des temps géologiques et a coïncidé avec la formation du noyau interne solide de la Terre, ce qui suggère que le noyau est probablement une cause directe.

“Le noyau interne est extrêmement important”, déclare John Tarduno, William R. Kenan, Jr., professeur de géophysique au Département des sciences de la Terre et de l’environnement et doyen de la recherche pour les arts, les sciences et l’ingénierie à Rochester. “Juste avant que le noyau interne ne commence à se développer, le champ magnétique était sur le point de s’effondrer, mais dès que le noyau interne a commencé à se développer, le champ s’est régénéré.”

Dans l’article, publié le 19 juillet 2022, dans le magazine Ncommunication nature, les scientifiques ont déterminé plusieurs dates clés dans l’histoire du noyau interne, y compris une estimation plus précise de son âge. La recherche fournit de nouveaux indices sur l’histoire et l’évolution future de la Terre et sur la façon dont elle est devenue une planète habitable, ainsi que sur l’évolution des autres planètes du système solaire.

Infographie de la structure des couches de la Terre

Couches et structure de la terre.

Déverrouiller des informations dans les roches anciennes

La Terre est composée de couches : la croûte, où la vie existe ; le manteau, la couche la plus épaisse de la Terre ; le noyau externe fondu ; et le noyau interne solide, qui à son tour est composé d’un noyau interne le plus externe et d’un noyau interne le plus interne.

Le champ magnétique terrestre est généré dans son noyau externe. Le fer liquide qui y tourbillonne provoque des courants électriques, entraînant un phénomène appelé géodynamo qui produit le champ magnétique.

En raison de la relation entre le champ magnétique et le noyau de la Terre, les scientifiques ont tenté pendant des décennies de déterminer comment le champ magnétique et le noyau de la Terre ont changé au cours de l’histoire de notre planète. Ils ne peuvent pas mesurer directement le champ magnétique en raison de l’emplacement et des températures extrêmes des matériaux dans le noyau. Heureusement, les minéraux qui remontent à la surface de la Terre contiennent de minuscules particules magnétiques qui bloquent la direction et la force du champ magnétique lorsque les minéraux se refroidissent et se solidifient à partir de leur état fondu.

Pour mieux limiter l’âge et la croissance du noyau interne, Tarduno et son équipe ont utilisé un laser CO2 et le magnétomètre à dispositif d’interférence quantique supraconducteur (SQUID) du laboratoire pour analyser les cristaux de feldspath de la roche anorthosite. Ces cristaux contiennent de minuscules aiguilles magnétiques qui sont de “parfaits graveurs magnétiques”, explique Tarduno.

En étudiant le magnétisme enfermé dans des cristaux anciens, un domaine connu sous le nom de paléomagnétisme, les chercheurs ont déterminé deux nouvelles dates importantes dans l’histoire du noyau interne :

  • il y a 550 millions d’années: le moment où le champ magnétique a commencé à se renouveler rapidement après un effondrement près de 15 millions d’années auparavant. Les chercheurs attribuent le renouvellement rapide du champ magnétique à la formation d’un noyau interne solide qui a rechargé le noyau externe en fusion et restauré la force du champ magnétique.
  • il y a 450 millions d’années: le moment où la structure du noyau interne en croissance a changé, marquant la frontière entre le noyau interne le plus interne et le plus externe. Ces changements dans le noyau interne coïncident avec des changements presque simultanés dans la structure du manteau sus-jacent, dus à la tectonique des plaques à la surface.

“Parce que nous avons limité plus précisément l’âge du noyau interne, nous avons pu explorer le fait que le noyau interne actuel est en fait composé de deux parties”, explique Tarduno. “Les mouvements des plaques tectoniques à la surface de la Terre ont indirectement affecté le noyau interne, et l’histoire de ces mouvements est imprimée au plus profond de la Terre dans la structure du noyau interne.”

Éviter un destin semblable à celui de Mars

Une meilleure compréhension de la dynamique et de la croissance du noyau interne et du champ magnétique a des implications importantes, non seulement pour découvrir le passé de la Terre et prédire son avenir, mais aussi pour démêler les façons dont d’autres planètes peuvent former des boucliers magnétiques et maintenir les conditions nécessaires pour vie du port.

Les chercheurs croient que

Mars
Mars est la deuxième plus petite planète de notre système solaire et la quatrième planète à partir du soleil. C’est un monde poussiéreux, froid et désertique avec une atmosphère très ténue. L’oxyde de fer est répandu à la surface de Mars, ce qui lui donne sa couleur rougeâtre et son surnom. "La planète rouge." Le nom de Mars vient du dieu romain de la guerre.

” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>Mars, for example, once had a magnetic field, but the field dissipated. That left the planet vulnerable to solar wind and the surface oceanless. While it is unclear whether the absence of a magnetic field would have caused Earth to meet the same fate, “Earth certainly would’ve lost much more water if Earth’s magnetic field had not been regenerated,” Tarduno says. “The planet would be much drier and very different than the planet today.”

In terms of planetary evolution, then, the research emphasizes the importance of a magnetic shield and a mechanism to sustain it, he says.

“This research really highlights the need to have something like a growing inner core that sustains a magnetic field over the entire lifetime—many billions of years—of a planet.”

Reference: “Early Cambrian renewal of the geodynamo and the origin of inner core structure” by Tinghong Zhou, John A. Tarduno, Francis Nimmo, Rory D. Cottrell, Richard K. Bono, Mauricio Ibanez-Mejia, Wentao Huang, Matt Hamilton, Kenneth Kodama, Aleksey V. Smirnov, Ben Crummins and Frank Padgett III, 19 July 2022,

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