Une équipe française vient de montrer que les mouvements en surface sont liés à des bouleversements du noyau qui provoquent l'inversion du champ magnétique.

Tantôt regroupés, tantôt plus ou moins disloqués : la répartition des continents à la surface du globe a beaucoup varié au cours des temps géologiques. Une équipe conjointe de l'Ecole normale supérieure (ENS) et de l'Institut de physique du globe (IPG) vient de montrer que cette géométrie de surface est liée à des bouleversements bien plus profonds, ceux qui déclenchent notamment des inversions du champ magnétique.
Ces inversions - épisodes au cours desquels le pôle nord magnétique passe au sud - ont été mises en évidence aux campagnes océanographiques des années 1960 qui virent la découverte, dans des laves d'âges différents, de particules magnétiques orientées vers le nord ou le sud. En se solidifiant, celles-ci avaient adopté le sens du champ magnétique ambiant, preuve que la polarité du champ à la dernière inversion est survenue il y a 780.000 ans et les géophysiciens en comptent 11, réparties irrégulièrement au long des 3 derniers millions d'années.
Cependant le mécanisme exact des inversions n'est pas encore connu, même si le fonctionnement du magnétisme terrestre est en grande partie compris. À 2900 kilomètres sous nos pieds, le noyau de la Terre est essentiellement un liquide conducteur en mouvement, principalement constitué de fer et de nickel. Ce brassage génère un champ magnétique comme tout appareil électrique en fonctionnement, ainsi qu'en témoigne l'affolement d'une boussole placée à proximité d'un fil électrique. "Au cours des dernières années, grâce à des modélisations numériques et théoriques, nous avons compris qu'une inversion survenait lorsque le métal en fusion du noyau ne s'écoulait plus de manière symétrique par rapport à l'équateur, explique François Pétrélis, de l'ENS. Nous nous sommes alors demandé si cette asymétrie des profondeurs avait une répercussion en surface puisqu'il y a 260 millions d'années les continents étaient rassemblés en un supercontinent, la Pangée, qui s'est disloqué par la suite"... Les chercheurs ont donc comparé la répartition des continents au nord et au sud de l'équateur au cours des 300 derniers millions d'années, avec le nombre d'inversions magnétiques. Leur conclusion : plus la distribution des continents est déséquilibrée entre les deux hémisphères, plus ces inversions sont fréquentes. Reste à expliquer le lien de cause à effet entre les mouvements du fer dans le noyau et ceux du manteau qui sont à l'origine du déplacement des continents à la surface du globe... "Ce sera l'étape future de notre étude : est-ce la plongée d'une plaque tectonique jusq'à la surface du noyau qui perturbe les mouvements de celui-ci ou l'asymétrie de ces mouvements qui dispersent les continents ?", conclut François Pétrélis.

Au cours de l'histoire de la Terre, le champ magnétique s'est inversé à de nombreuses reprises, à un rythme irrégulier. De longues périodes sans inversion ont été séparées par des phases de renversements plus fréquents. Quelle est l'origine des inversions et de leur irrégularité ? Des chercheurs du CNRS et de l'Institut de Physique du Globe apportent un élément de réponse nouveau en démontrant que la fréquence des inversions dépend de la répartition des plaques tectoniques è la surface du globe ces 300 derniers millions d'années.

Le champ magnétique terrestre est produit par les écoulements du fer liquide qui ont lieu dans le noyau, trois mille kilomètres sous nos pieds. Comment l'idée d'une relation entre la tectonique des plaques et le champ magnétique est-elle venue aux chercheurs ? De la découverte que la symétrie des écoulements de fer liquide joue un rôle dans les inversions magnétiques : des expériences et des travaux de modélisation réalisés ces cinq dernières années ont en effet montré qu'une inversion survient lorsque les mouvements de métal en fusion ne sont plus symétriques par rapport au plan de l'équateur. Cette "brisure de symétrie" se ferait progressivement : elle commencerait d'abord dans une zone située à la frontière noyau-manteau (le manteau sépare le noyau liquide de l'écorce terrestre), puis gagnerait l'ensemble du noyau (constitué de fer liquide).
Prolongeant ces recherches, les auteurs de l'article se sont demandés si une trace des brisures de symétrie initiales, à l'origine des inversions qui ont jalonné l'histoire de la Terre, se retrouvait dans les seules archives des écoulements géologiques à grande échelle que nous possédons, c'est-à-dire les déplacements des continents (ou tectonique des plaques). Il y a 200 millions d'années, la Pangée, nom donné au supercontinent rassemblant la quasi-totalité des terres, a commencé à se disloquer en une multitude de morceaux qui ont façonné la Terre comme on la connait aujourd'hui. En faisant le bilan de la surface des continents situés dans l'hémisphère Nord et ceux dans l'hémisphère Sud, les chercheurs ont pu calculer un degré d'asymétrie (par rapport à l'équateur) dans la répartition des continents durant cette période.
La conclusion ? Le degré d'asymétrie a varié au même rythme que le taux d'inversions magnétiques (nombre d'inversions par million d'années). On peut presque superposer les deux courbes tant elles ont évolué en parallèle. Autrement dit, plus le centre de gravité des continents s'éloignait de l'équateur, plus le rythme des inversions s'accélérait (jusqu'à atteindre huit par million d'années pour un degré d'asymétrie maximal). Que faut-il en déduire sur le mécanisme à l'origine des inversions ? Les scientifiques envisagent deux scénarios. Dans le premier, les plaques terrestres pourraient être directement responsables des variations de la fréquence des renversements : après leur plongée dans le manteau terrestre au niveau des zones de subduction, les plaques parviendraient jusqu'au noyau, où elles modifieraient les écoulements de fer. Dans le second, les mouvements des plaques ne feraient que le brassage de matière à l'ouvre dans le manteau et notamment à la base de celui-ci. Dans les deux cas, ce sont bien des mouvements de roches extérieures au noyau qui provoqueraient l'asymétrie des écoulements dans le noyau liquide, et détermineraient la fréquence des inversions.