La migration du Pôle Nord Magnétique // The migration of the North Magnetic Pole

Ce qui suit n’a rien à voir avec les volcans, la fonte des glaciers et le changement climatique, mais l’événement mérite d’être mentionné: le Pôle Nord Magnétique de la Terre est en train de migrer rapidement vers la Sibérie, ce qui – pour la première fois – oblige les scientifiques à mettre à jour le Modèle Magnétique Mondial (MMM) plus tôt que prévu. La version la plus récente du modèle a été publiée en 2015 et devait durer jusqu’en 2020. Plusieurs articles sur ce sujet ont été diffusés dans la presse scientifique. J’ai choisi de résumer l’un d’entre eux publié sur l’excellent site web The Watchers.

Le Nord magnétique est différent du Nord géographique qui lui est fixe. Le Nord magnétique est l’endroit de la surface de la terre où les lignes du champ magnétique sont verticales. Pour comprendre pourquoi le Nord magnétique ne bouge pas, il faut prendre en compte la structure de la Terre qui – il est bon de le rappeler – est constituée de la lithosphère, du manteau puis du noyau. Ce noyau est essentiellement constitué d’un alliage de fer et de nickel, c’est un excellent conducteur électrique. Le refroidissement continu de la Terre génère des courants de convection au sein de cet immense océan métal liquide. Cette circulation de matière génère des courants électriques qui entretiennent la dynamo terrestre. Ce système dynamique a des propriétés qui varient au cours du temps, parmi elles, la position du pôle Nord magnétique.

Les modèles de champs magnétiques de référence sont utilisés dans un vaste champ d’applications comme la navigation aérienne et maritime, et sont inclus dans des milliards d’appareils électroniques portables. Étant donné que le champ magnétique principal change lentement au fil du temps, ces modèles sont régulièrement mis à jour, généralement tous les cinq ans.
C’est la première fois depuis que le champ magnétique est étudié par l’intermédiaire de données satellitaires en orbite terrestre basse que des absences de linéarité dans les variations de champ conduisent à un tel écart aussi tôt dans le cycle.
Une manifestation remarquable de la variation du Pôle Nord Magnétique est sa migration vers la Russie qui a lieu à le vitesse particulièrement élevée d’environ 50 km par an depuis le début du 21ème siècle. En revanche, la dérive du Pôle Sud Magnétique est très lente – moins de 10 km par an – et n’a pas beaucoup évolué au cours des dernières décennies.
Certains scientifiques pensent que cette migration rapide annonce une inversion géomagnétique sur Terre. Le champ magnétique varie en permanence. Le nord magnétique est instable, et au bout de quelques centaines de milliers d’années la polarité s’inverse, de sorte qu’une boussole pointe vers le sud et non plus vers le nord.
Etant donné que les pôles magnétiques se déplacent dans le temps, les minéraux solidifiés forment des «bandes» sur le plancher océanique et fournissent un enregistrement de l’histoire du champ magnétique terrestre. Une carte produite par la constellation de satellites Swarm a donné aux scientifiques une vision globale des bandes magnétiques associées à la tectonique des plaques au niveau des dorsales médio-océaniques. Ces bandes magnétiques témoignent des inversions des pôles et l’analyse des empreintes magnétiques du fond des océans permet de reconstituer les modifications du champ magnétique dans le passé. Elles aident également à étudier les mouvements des plaques tectoniques.
Il y a eu 183 inversions du champ magnétique au cours des 83 derniers millions d’années. La dernière inversion stable, l’inversion Brunhes – Matuyama, s’est produite il y a 780 000 ans et s’est probablement effectuée très rapidement, le temps d’une vie humaine. Un tel événement pourrait doter la Terre d’un champ magnétique considérablement réduit pendant une période inconnue, ce qui exposerait notre monde aux effets dangereux du soleil. Si cela se produisait dans le monde actuel où l’énergie électrique est omniprésente et où les communications à l’échelle mondiale sont interconnectées, un champ magnétique réduit pourrait coûter des milliards de dollars.
Certains géologues affirment que l’inversion du champ magnétique terrestre est en retard et qu’elle aurait déjà dû avoir lieu, et que nous sommes entrés dans une inversion en ce moment même car le champ magnétique s’est affaibli au cours des 150 dernières années ou plus. D’autres géologues pensent que les inversions magnétiques sont liées aux extinctions de masse. Cependant, il n’existe aucune preuve réelle permettant de confirmer ou d’infirmer une telle hypothèse.
Source: The Watchers.

——————————————————–

It has nothing to do with volcanoes, glacier melting and climate change, but the event deserves to be mentioned: Earth’s North Magnetic Pole is rapidly migrating toward Siberia, forcing the world’s geomagnetism experts to update the World Magnetic Model (WMM) ahead of schedule for the first time. The most recent version of the model came out in 2015 and was supposed to last until 2020. Several articles have been written in the scientific press about this topic and I chose to sum up one of them released on the excellent website The Watchers.

The magnetic North is different from the geographic North which is fixed. The magnetic North is the place on the surface of the Earth where the magnetic field lines are vertical. To understand why the magnetic north does not move, we must take into account the structure of the Earth which consists of the lithosphere, the mantle and the core. This core is essentially made of an alloy of iron and nickel; it is an excellent electrical conductor. The continuous cooling of the Earth generates convection currents within this huge ocean of liquid metal. This circulation of matter generates electric currents that maintain the terrestrial dynamo. This dynamic system has properties that vary over time, among them, the position of the magnetic North Pole.

Reference geomagnetic field models are used in a wide range of applications, including aircraft and ship navigation, and are embedded in billions of handheld electronic devices. Because the main magnetic field slowly changes over time, these models are regularly updated, typically every five years.

It is the first time since the geomagnetic field has been surveyed by low Earth orbit satellite data that non-linearities in field variations lead to a WMM specification breach so early in the cycle.

A remarkable manifestation of the field variation is the drift of the North Magnetic Pole towards Russia, which has been occurring at the unusually high speed of about 50 km per year since the beginning of the 21st century. On the contrary, the South Magnetic Pole drift is very slow (less than 10 km per year) and has not changed much over the past few decades.

Some scientists believe this rapid migration is one of the signs of Earth’s geomagnetic reversal. The magnetic field is in a permanent state of flux. Magnetic north wanders, and every few hundred thousand years the polarity flips so that a compass will point south instead of north.

Since magnetic poles flip back and forth over time, the solidified minerals form ‘stripes’ on the seafloor and provide a record of Earth’s magnetic history. A map produced by the Swarm constellation of satellites gave scientists an unprecedented global view of the magnetic stripes associated with plate tectonics reflected in the mid-oceanic ridges. These magnetic stripes are evidence of pole reversals and analyzing the magnetic imprints of the ocean floor allows the reconstruction of past core field changes. They also help to investigate tectonic plate motions.

There have been 183 reversals over the last 83 million years. The latest stable reversal, called Brunhes–Matuyama reversal, occurred 780 000 years ago, and may have happened very quickly, within a human lifetime. Such an event might leave Earth with a substantially reduced magnetic field for some unknown period of time, exposing our world to dangerous effects from the Sun. If it occurred in today’s world of ubiquitous electric power and global interconnected communications, a reduced magnetic field could cost us billions of dollars.

Some geologists argue the Earth is overdue for a reversal and might even be entering one now, as the geomagnetic field has been getting weaker over the past 150 years or more. Others suggest that geomagnetic reversals are connected with mass extinctions. However, there is no substantial evidence to either confirm or deny that suggestion.

Source: The Watchers.

Carte montrant l’évolution du Pole Nord Magnétique à travers le temps (Source :Earth Planets Space & National Geophysical Data Center)

Et si le champ magnétique terrestre s’inversait ? // What if the Earth’s magnetic field flipped?

drapeau-francaisTandis que j’observais les aurores boréales en Alaska en septembre dernier, je me disais que les vents solaires jouaient avec le champ magnétique, ce bouclier qui protège notre planète du rayonnement solaire en déviant les particules chargées. Loin d’être constant, ce champ est en constante évolution et l’histoire de la Terre comprend plusieurs centaines d’inversions magnétiques, lorsque les pôles nord et sud ont échangé leurs places. On peut donc se demander ce qui se passerait si une inversion magnétique se produisait de nos jours sur Terre.
Lors d’une inversion, le champ magnétique ne serait pas nul, mais il présenterait une forme plus faible et plus complexe. Il pourrait chuter à 10% de sa force actuelle, avec les pôles magnétiques à l’équateur ou même l’existence simultanée de multiples pôles magnétiques « nord » et « sud ».
Les inversions géomagnétiques se produisent en moyenne quelques fois tous les millions d’années. Cependant, l’intervalle entre les inversions est très variable. La dernière inversion complète, la Brunhes-Matuyama, s’est produite il y a environ 780 000 ans. Une inversion temporaire, baptisée Excursion de Laschamp (par référence au Puy de Laschamp en Auvergne où elle a été découverte), s’est produite il y a environ 41 000 ans. Elle a duré moins de 1000 ans avec un changement réel de polarité d’une durée d’environ 250 ans.
L’altération du champ magnétique pendant une inversion va affaiblir son effet bouclier, ce qui va permettre à un rayonnement plus important d’atteindre la Terre. Si cela se produisait aujourd’hui, l’augmentation des particules chargées atteignant la Terre entraînerait des risques élevés pour les satellites, l’aviation et les infrastructures électriques. Les tempêtes géomagnétiques, provoquées par l’interaction d’éruptions anormalement fortes d’énergie solaire avec notre champ magnétique, nous donnent un avant-goût de ce qui se produirait si le bouclier magnétique venait à s’affaiblir.
En 2003, la tempête magnétique Halloween a causé des pannes ponctuelles dans le réseau électrique suédois ; elle a obligé à modifier la trajectoire de certains vols et elle a perturbé les satellites et les systèmes de communication. Mais cette tempête était mineure à côté d’autres comme l’Evénement de Carrington en 1859 qui a fait apparaître des aurores boréales jusque dans les Caraïbes.
L’impact d’une tempête majeure sur nos systèmes électroniques n’est pas vraiment connu et l’impact direct d’une inversion magnétique sur l’espèce humaine ne peut guère être évalué dans la mesure où l’Homme n’existait pas encore au moment de la dernière inversion complète.
Nous savons que de nombreuses espèces animales comme les oiseaux migrateurs possèdent une certaine forme de réception magnétique qui leur permet de détecter le champ magnétique terrestre. Ils peuvent l’utiliser pour faciliter leur navigation sur de longues distances pendant la migration. On ne sait pas quel impact une inversion pourrait avoir sur ces espèces. Ce qui est sûr, c’est que les premiers êtres humains ont réussi à survivre à l’Excursion de Laschamp et la vie elle-même a survécu aux centaines d’inversions magnétiques complètes mises en évidence par les archives géologiques.
Le champ magnétique terrestre diminue actuellement à raison de 5% par siècle. On pourrait donc en conclure qu’il pourrait s’inverser au cours des 2 000 prochaines années, mais déterminer la date exacte est extrêmement difficile.
Le champ magnétique terrestre a sa source à l’intérieur du noyau externe liquide de notre planète et dans les mouvements du fer en fusion. Comme l’atmosphère et les océans, ses déplacements sont régis par les lois de la physique. Nous devrions donc logiquement être en mesure de prévoir la «météo du noyau» par le suivi de ce mouvement, tout comme nous pouvons prévoir le temps qu’il va faire en observant l’atmosphère et les océans. Une inversion du champ magnétique peut être assimilée à un type particulier de tempête dans le noyau, où la dynamique – et donc le champ magnétique – se déchaînent (au moins pendant une courte période) avant de se stabiliser à nouveau.
Prévoir le comportement du noyau terrestre est difficile car il se cache sous 3000 kilomètres de roches. Nous connaissons la composition du noyau externe et nous savons qu’il est liquide. Un réseau d’observatoires et de satellites en orbite mesure les variations du champ magnétique, ce qui nous donne un aperçu du comportement du noyau liquide.
La découverte récente d’un jet-stream dans le noyau met en évidence les progrès de notre capacité à mesurer et comprendre la dynamique du noyau. Avec des simulations numériques et des expériences en laboratoire pour étudier la dynamique des fluides à l’intérieur de la planète, notre compréhension du champ magnétique terrestre  progresse rapidement. Peut-être pourrons-nous un jour prévoir le comportement du noyau terrestre…
Source: Business Insider.

 ——————————————

drapeau-anglaisWhile I was watching the northern lights – or aurora borealis – in Alaska in last September, I said to myself that the solar winds were playing with the magnetic field that protects our planet from harmful solar radiation by deflecting charged particles away. Far from being constant, this field is continuously changing and the Earth’s history includes several hundred global magnetic reversals, when north and south magnetic poles swap places. So we may wonder how a magnetic reversal would affect life on Earth.

During a reversal, the magnetic field won’t be zero, but will assume a weaker and more complex form. It may fall to 10% of the present-day strength and have magnetic poles at the equator or even the simultaneous existence of multiple « north » and « south » magnetic poles.

Geomagnetic reversals occur a few times every million years on average. However, the interval between reversals is very irregular. The last full reversal, the Brunhes-Matuyama, occurred around 780,000 years ago. A temporary reversal, the Laschamp event, occurred around 41,000 years ago. It lasted less than 1,000 years with the actual change of polarity lasting around 250 years.

The alteration in the magnetic field during a reversal will weaken its shielding effect, allowing heightened levels of radiation on and above the Earth’s surface. If this happened today, the increase in charged particles reaching the Earth would result in high risks for satellites, aviation, and ground-based electrical infrastructure. Geomagnetic storms, driven by the interaction of anomalously large eruptions of solar energy with our magnetic field, give us a foretaste of what we can expect with a weakened magnetic shield.

In 2003, the Halloween storm caused local electricity-grid blackouts in Sweden, required the rerouting of flights, and disrupted satellites and communication systems. But this storm was minor in comparison with other storms of the recent past, such as the 1859 Carrington event, which caused aurorae as far south as the Caribbean.

The impact of a major storm on today’s electronic infrastructure is not fully known and the direct impact of a reversal on our species cannot definitively be predicted as humans did not exist at the time of the last full reversal.

We know that many animal species like migratory birds have some form of magnetoreception that enables them to sense the Earth’s magnetic field. They may use this to assist in long-distance navigation during migration. But it is unclear what impact a reversal might have on such species. What is clear is that early humans did manage to live through the Laschamp event and life itself has survived the hundreds of full reversals evidenced in the geologic record.

The Earth’s magnetic field is currently decreasing at a rate of 5% per century. This has led to suggestions that the field might reverse within the next 2,000 years. But pinning down an exact date would be difficult.

The Earth’s magnetic field is generated within the liquid core of our planet and the movements of molten iron. Like the atmosphere and oceans, the way in which it moves is governed by the laws of physics. We should therefore be able to predict the « weather of the core » by tracking this movement, just like we can predict real weather by looking at the atmosphere and ocean. A reversal can then be likened to a particular type of storm in the core, where the dynamics — and magnetic field — go haywire (at least for a short while), before settling down again.

However, predicting the Earth’s core is difficult, principally because it is buried beneath 3,000 km of rock. We know the major composition of the material inside the core and that it is liquid. A global network of ground-based observatories and orbiting satellites also measure how the magnetic field is changing, which gives us insight into how the liquid core is moving.

The recent discovery of a jet-stream within the core highlights our increasing ability to measure and infer the dynamics of the core. Coupled with numerical simulations and laboratory experiments to study the fluid dynamics of the planet’s interior, our understanding is developing at a rapid rate. The prospect of being able to forecast the Earth’s core is perhaps not too far out of reach.

Source : Business Insider.

champ-magnetique

Aurore boréale près de Juneau (Alaska) en septembre 2016.

(Photo: C. Grandpey)