L’affaiblissement du champ magnétique terrestre a entraîné une forte accélération de l’évolution de la vie multicellulaire. Des preuves fossiles ont été trouvées au Brésil et en Afrique du Sud selon lesquelles la force du champ magnétique terrestre était environ 30 fois inférieure aux valeurs actuelles à la fin de l’ère Édiacarienne, il y a environ 590 à 560 millions d’années. L’une des caractéristiques déterminantes de la Terre est son champ magnétique. Il forme un bouclier protecteur contre les particules de haute énergie émises par le Soleil et aurait ainsi pu fournir à la vie un endroit plus sûr pour se développer dans la gamme complexe d’organismes que nous voyons aujourd’hui.
La plupart des groupes et types d’animaux modernes sont apparus il y a environ 540 à 520 millions d’années lors de ce que l’on appelle «l’explosion cambrienne» – une forte accélération de l’évolution et une augmentation de la diversité des créatures multicellulaires. A cette époque, sont apparus les ancêtres des vers, des insectes, des poissons et d’autres vertébrés. Les scientifiques s’intéressent depuis longtemps à exactement comment et pour quelle raison l’évolution des créatures multicellulaires s’est fortement accélérée au cours de cette période.
Les scientifiques ont trouvé des preuves fossiles au Brésil et en Afrique du Sud selon lesquelles la force du champ magnétique terrestre était environ 30 fois inférieure aux valeurs actuelles à la fin de l’ère Édiacarienne, il y a environ 590 à 560 millions d’années. Cet affaiblissement a conduit à une accélération spectaculaire de l’évolution de la vie multicellulaire dans le cadre de «l’explosion cambrienne», écrivent les chercheurs dans un article paru dans la revue Communications Earth & Environment.
«On pense traditionnellement que «l’explosion cambrienne» s’est produite en raison du fait qu’à la fin de l’ère Édiacarienne, la concentration d’oxygène dans l’air et l’eau a fortement augmenté. Nos mesures indiquent que l’augmentation de la concentration d’oxygène dans l’atmosphère et l’hydrosphère a été associée à une longue période de fort affaiblissement du champ magnétique de la planète, qui a duré environ 30 millions d’années», indique l’étude.
Cette conclusion a été tirée par un groupe de géologues américains, chinois et sud-africains dirigés par le professeur John Tarduno de l’Université de Rochester, alors qu’ils étudiaient des échantillons de roches formés au cours de différentes périodes de l’ère protérozoïque dans différentes régions de la planète. Tarduno et ses collègues étudient depuis de nombreuses années comment la force du champ magnétique terrestre a changé depuis sa formation, pour laquelle les scientifiques collectent des échantillons de roches anciennes et mesurent leur magnétisation rémanente.
Récemment, comme le notent les géologues, leurs collègues ont découvert des preuves possibles que la force du champ magnétique terrestre s’était considérablement affaiblie à la fin de l’ère Édiacarienne, peu avant «l’explosion cambrienne». Le professeur Tarduno et d’autres chercheurs ont vérifié si c’était effectivement le cas, pour lequel ils ont mesuré le niveau de magnétisation des cristaux de roches ignées qui se sont formées il y a environ 2 milliards d’années dans le nord de l’Afrique du Sud moderne, et également il y a 590 millions d’années dans le sud. du Brésil moderne.
Ces mesures ont montré qu’il y a 2 milliards d’années, la Terre possédait déjà un champ magnétique assez puissant, comparable en intensité à son intensité actuelle. À son tour, à la fin de l’ère Édiacarienne, la Terre possédait un champ magnétique anormalement faible, dont la force ne dépassait pas 1,5 microtesla. Cette valeur est environ trois douzaines de fois inférieure à l’intensité actuelle du champ magnétique terrestre (environ 40 microtesla).
Les calculs effectués par les scientifiques montrent que cet affaiblissement a accéléré à plusieurs reprises la «fuite» des ions hydrogène de la haute atmosphère vers l’espace sous l’influence des éruptions solaires et des impacts du vent solaire. En conséquence, la proportion d’oxygène dans l’atmosphère a augmenté de plusieurs pour cent, ce qui a créé des conditions favorables à l’émergence et à l’évolution rapide de la vie multicellulaire.
Les signes les plus étonnants du champ magnétique terrestre sont les aurores, rideaux dansants de lumière multicolore qui apparaissent près des pôles Nord et Sud pendant les périodes de forte activité solaire. Un autre signe que la Terre possède un champ magnétique est que la boussole pointe vers le nord, peu importe où vous vous trouvez sur la planète.
Mais comment savoir si d’autres planètes ou corps du système solaire possèdent des champs magnétiques? Et est-il possible de savoir si les exoplanètes lointaines possèdent des champs magnétiques ?
Nous savons que les géantes gazeuses (Jupiter et Saturne) et les géantes de glace (Uranus et Neptune) du système solaire possèdent leurs propres champs magnétiques puissants. Cependant, selon Joseph G. O’Rourke, planétologue à l’Arizona State University, les choses sont un peu plus compliquées avec les planètes telluriques et les lunes.
La Terre, Mercure et Ganymède, la lune de Jupiter, ont aujourd’hui des champs magnétiques générés en interne. Selon O’Rourke, Mars et la Lune de la Terre possèdent d’anciennes roches crustales qui conservent des vestiges de la magnétisation des champs magnétiques qui existaient au début de leur histoire.
Quant à l’autre voisine de la Terre, “Vénus ne possède pas de magnétisme intrinsèque, mais nous n’avons pas rapproché les instruments suffisamment de la surface pour rechercher une croûte magnétisée”, a-t-il ajouté.
Pour qu’un champ magnétique existe sur une planète ou une lune, il faut qu’un grand volume de fluide conducteur soit en mouvement à l’intérieur de ce corps. Le corps pourrait perdre son champ magnétique si ces matériaux arrêtaient de bouger ou si la différence de température entre le chauffage et le refroidissement des matériaux n’était pas suffisante pour provoquer la convection des fluides à l’intérieur de la planète ou de la lune, auquel cas les fluides se déplaceraient trop lentement, O ” dit Rourke.
Selon O’Rourke, en cas d’absence évidente de magnétosphère, par exemple sur Vénus, il existe quatre possibilités.
L’idée généralement admise est que Vénus possède un noyau semblable à celui de la Terre, mais qu’il se refroidit trop lentement. Parce que Vénus ne dispose pas de plaques tectoniques, son intérieur peut se refroidir plus lentement que celui de la Terre.
Une éjection de masse coronale jaillissant du Soleil puis frappant la magnétosphère terrestre. ESA/NASA – SOHO/LASCO/EIT
Cependant, une autre possibilité est que l’intérieur de Vénus soit complètement solide. Pour que cela se produise, il faudrait que le noyau de la planète soit beaucoup plus froid que celui de la Terre, ce qui, selon O’Rourke, est peu probable. La mission Venus Radiation, Radio Science, InSAR, Topography and Spectroscopy de la NASA, prévue pour 2031, et la mission EnVision de l’Agence spatiale européenne tenteront de savoir si le noyau de Vénus est au moins partiellement liquide.
Alternativement, Vénus peut manquer de noyau interne. Le noyau interne de la Terre contribue à générer le champ magnétique de notre planète. Au fur et à mesure que le noyau cristallise, il libère des impuretés (des éléments plus légers que le fer), ce qui crée une flottabilité chimique qui propulse le liquide. Peut-être que Vénus n’a pas encore formé son noyau interne et qu’il lui manque donc une source d’énergie supplémentaire.
Une quatrième possibilité, selon O’Rourke, est que le noyau de Vénus pourrait être chimiquement stratifié. L’impact de la formation de la Lune a peut-être agité le noyau de l’ancienne Terre, lui permettant de générer un champ magnétique alors qu’elle commençait à se refroidir. Cependant, Vénus n’a pas de lunes, ce qui peut signifier que son noyau ne s’est jamais mélangé.
La meilleure façon de déterminer si les corps du système solaire possèdent des champs magnétiques est d’envoyer un vaisseau spatial vers l’objet et de mesurer l’intensité du champ magnétique à l’aide d’un magnétomètre. Cependant, les scientifiques ont pu détecter à distance le champ magnétique de Jupiter dans les années 1950 en détectant les émissions radio des aurores boréales de la planète.
O’Rourke a déclaré que les champs magnétiques sont l’un des meilleurs moyens d’en apprendre davantage sur l’intérieur des planètes. La présence d’un champ magnétique puissant indique aux scientifiques que la planète possède un vaste réservoir de fluide électriquement conducteur qui peut se déplacer.
La dynamo est le processus par lequel l’énergie du mouvement d’un fluide est convertie en champ magnétique, a expliqué O’Rouke. Sur les planètes terrestres, les noyaux métalliques peuvent contenir des «dynamos», comme c’est le cas sur Terre aujourd’hui. Cependant, les silicates liquides (essentiellement des roches en fusion) sont également conducteurs d’électricité sous des pressions et des températures extrêmes. L’hydrogène devient métallique au plus profond de l’intérieur des géantes gazeuses telles que Jupiter et Saturne, ce qui fournit leurs puissants champs magnétiques.
Quant aux exoplanètes, planètes situées en dehors du système solaire, les planétologues n’ont pas encore clairement découvert la présence de champs magnétiques. Mais les astronomes ont détecté des aurores induites par un champ magnétique dans de petites étoiles connues sous le nom de naines brunes et de naines M de faible masse.
Les planétologues se demandent actuellement si les champs magnétiques protègent généralement les atmosphères planétaires. D’une part, les champs magnétiques peuvent protéger l’atmosphère des vents stellaires, notamment à proximité de l’équateur magnétique. D’un autre côté, les champs magnétiques peuvent diriger des particules chargées vers les régions polaires, et un certain nombre de mécanismes favorisant la sortie de l’atmosphère ne sont pas grandement influencés par les champs magnétiques, a expliqué O’Rourke.
La Terre entretient à la fois un champ magnétique et une surface habitable depuis des milliards d’années. Mars a libéré la majeure partie de son eau dans l’espace au moment où son champ magnétique a disparu. Sur Vénus, le monde infernal, il n’y a pas de champ magnétique. Dans notre système solaire, le magnétisme est en corrélation avec l’habitabilité. Cependant, la corrélation n’est pas la causalité.
À mesure que nous obtiendrons un plus grand échantillon d’exoplanètes grâce aux observations effectuées avec le télescope spatial James Webb, les planétologues commenceront à découvrir la relation entre les champs magnétiques et l’habitabilité planétaire. Les aurores sont peut-être l’un des premiers indicateurs indiquant que nous devrions surveiller les signes de vie.
Le champ magnétique terrestre a une queue. Lorsque le vent solaire frappe une planète, il laisse derrière lui une sorte d’ombre longue qui s’étend derrière notre planète. Les scientifiques appellent cette queue magnétique la queue magnétosphérique. Habituellement, la queue de la magnétosphère est parsemée d’orages magnétiques.
Depuis quelques années, les scientifiques sont conscients d’un mystère de la queue magnétique : la tempête disparue. Ils ont trouvé des signes d’une tempête, mais aucune tempête enregistrable ne correspondait à celle-ci. La mission Magnetospheric Multiscale (MMS) de la NASA s’attaque actuellement à ce problème.
NASA/Goddard Space Flight Center – Laboratoire d’imagerie conceptuelle
MMS se compose de quatre satellites lancés sur la même fusée Atlas V en 2015. Depuis, le quatuor étudie la magnétopause terrestre: la limite de la région dominée par le champ magnétique de la planète. La magnétopause est constamment pleine de reconnexions magnétiques, qui font référence au moment où les lignes qui composent un champ magnétique se rejoignent, se séparent puis se réunissent, créant de brillants flux de chaleur et d’énergie cinétique. Ces reconnexions, si elles se produisent dans l’atmosphère terrestre, peuvent provoquer des aurores.
Les scientifiques appellent ces rafales des sous-orages. En 2017, MMS a détecté la reconnexion magnétique caractéristique d’un sous-orage, mais aucun sous-orage réel ne coïncide avec celui-ci. Le sous-orage aurait dû être accompagné de forts courants électriques et de fluctuations du champ magnétique, mais MMS n’en a trouvé aucune trace.
“Nous n’avons pas étudié le mouvement des lignes de champ magnétique à l’échelle mondiale, il est donc possible que ce sous-orage inhabituel soit un événement très localisé que MMS a pu observer”, a déclaré Andy Marshall, postdoctorant au Southwest Research Institute. une déclaration. “Sinon, cela pourrait changer notre compréhension de la relation entre la reconnexion côté queue et les sous-orages.”
En 2025, MMS mesurera les reconnexions magnétiques dans le champ magnétique terrestre réel, tandis que les scientifiques sur Terre effectueront des simulations du champ magnétique pour comprendre son comportement. En comparant les deux phénomènes, les scientifiques espèrent résoudre le mystère en comprenant mieux la relation précise entre la reconnexion et les événements qu’elle provoque.
“Il est possible qu’il existe des différences significatives entre les modèles globaux de convection de la queue magnétique pour les sous-orages et la reconnexion de la queue sans sous-orage”, a déclaré Marshall.