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Réchauffement climatique et vitesse de rotation de la Terre // Global warming and Earth’s rotation speed

Les scientifiques nous informent que la Terre tourne plus vite cet été, ce qui raccourcit légèrement nos journées. Le 10 juillet a été le jour le plus court de l’année jusqu’à présent, avec 1,36 milliseconde de moins en 24 heures. D’autres jours exceptionnellement courts étaient prévus les 22 juillet et 5 août, avec respectivement 1,34 et 1,25 milliseconde de moins en 24 heures.
C’est bien connu : la durée d’une journée correspond au temps nécessaire à la planète pour effectuer une rotation complète sur son axe : 24 heures ou 86 400 secondes en moyenne. En réalité, chaque rotation est légèrement irrégulière en raison de divers facteurs, tels que l’attraction gravitationnelle de la Lune, les variations saisonnières de l’atmosphère et l’influence du noyau liquide de la Terre. En conséquence, une rotation complète prend généralement un peu moins ou un peu plus de 86 400 secondes, un écart de quelques millisecondes qui n’a pas d’effet notable sur notre vie quotidienne. Cependant, ces écarts peuvent, à long terme, affecter les ordinateurs, les satellites et les télécommunications. C’est pourquoi même les plus infimes écarts sont mesurés à l’aide d’horloges atomiques, introduites en 1955.
Outre les facteurs mentionnés ci-dessus, la fonte des glaces doit également être prise en compte pour expliquer les variations de la rotation terrestre. Les scientifiques expliquent que le réchauffement climatique y contribue, mais de manière surprenante. Si le réchauffement climatique a des impacts négatifs considérables sur la Terre, il contribue également à contrecarrer les forces qui accélèrent la rotation de la Terre. Une étude publiée en 2024 dans la revue Nature explique comment la fonte des glaces de l’Antarctique et du Groenland se propage sur les océans et ralentit de ce fait la rotation de la Terre. Un chercheur a déclaré : « Si cette glace ne fondait pas, sans le réchauffement climatique, nous serions déjà en présence d’une seconde intercalaire négative, ou nous en serions très proches. » Des chercheurs suisses indiquent que le déplacement de masse de cette glace en train de fondre modifie non seulement la vitesse de rotation de la Terre, mais aussi son axe de rotation. Si le réchauffement se poursuit, son effet pourrait devenir significatif. D’ici la fin du siècle, dans un scénario pessimiste (où les humains continueraient d’émettre davantage de gaz à effet de serre), l’effet du réchauffement climatique pourrait dépasser celui de la Lune, véritable moteur de la rotation de la Terre depuis plusieurs milliards d’années.
Source : CNN via Yahoo News.

Calotte glaciaire du Groenland 

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Scientists are informing us that Earth is spinning faster this summer, making the days marginally shorter. July 10 was the shortest day of the year so far, lasting 1.36 milliseconds less than 24 hours. More exceptionally short days are coming on July 22 and August 5, currently predicted to be 1.34 and 1.25 milliseconds shorter than 24 hours, respectively.

The length of a day is the time it takes for the planet to complete one full rotation on its axis —24 hours or 86,400 seconds on average. But in reality, each rotation is slightly irregular due to a variety of factors, such as the gravitational pull of the moon, seasonal changes in the atmosphere and the influence of Earth’s liquid core. As a result, a full rotation usually takes slightly less or slightly more than 86,400 seconds, a discrepancy of just milliseconds that doesn’t have any obvious effect on everyday life. However these discrepancies can, in the long run, affect computers, satellites and telecommunications, which is why even the smallest time deviations are tracked using atomic clocks, which were introduced in 1955.

Beside the above-mentioned factors, melting ice should also be taken into account to explain the time variations in Earth’sotation. Scientists explain that global warming is also a contributing factor, but in a surprising way. While global warming has had considerable negative impacts on Earth, when it comes to our timekeeping, it has served to counteract the forces that are speeding up Earth’s spin. A study published in 2024 in the journal Nature details how ice melting in Antarctica and Greenland is spreading over the oceans, slowing down Earth’s rotation. One researcher said : “If that ice had not melted, if we had not had global warming, then we would already be having a leap negative leap second, or we would be very close to having it.”

Swiss researchers indicate that the mass shift of this melting ice is not only causing changes in Earth’s rotation speed, but also in its rotation axis. If warming continues, its effect might become dominant. By the end of this century, in a pessimistic scenario (in which humans continue to emit more greenhouse gases) the effect of climate change could surpass the effect of the moon, which has been really driving Earth’s rotation for the past few billions of years.

Source : CNN via Yahoo News.

L’or du noyau terrestre // The gold of Earth’s core

Selon une nouvelle étude conduite par des chercheurs de l’Université de Göttingen en Allemagne et publiée dans la revue Nature, le noyau terrestre est riche en or qui s’infiltre à travers le manteau et passe dans la croûte terrestre.
En étudiant les isotopes présents dans la roche volcanique issue des profondeurs de la lithosphère, les chercheurs ont découvert que les métaux précieux présents dans la croûte terrestre, dont l’or, commencent par s’échapper du noyau avant d’entamer leur longue remontée vers la surface, aidés en cela par la convection du magma. Les données confirment que des matériaux présents à l’intérieur du noyau, notamment l’or et d’autres métaux précieux, s’infiltrent dans le manteau terrestre.
Bien que l’on puisse accéder à l’or présent dans la croûte terrestre, la partie récoltée ne représente qu’une infime partie de la quantité totale à l’intérieur de notre planète. La nouvelle étude nous explique que plus de 99 % de l’or se trouve dans le noyau; une telle quantité suffirait à recouvrir la totalité de la Terre d’une couche d’or de 50 centimètres d’épaisseur. C’est assez facile à comprendre : lors de leur formation, les éléments les plus lourds se sont enfoncés à travers l’intérieur perméable de la planète et ont fini par être emprisonnés dans le noyau différencié. Par la suite, le bombardement de météores a apporté davantage d’or et de métaux lourds à la croûte terrestre.
Bien que nous ayons la preuve que des isotopes d’hélium et de fer lourd s’échappent du noyau terrestre, on ignorait jusqu’à présent quelle proportion du métal lourd à la surface de la Terre provient du noyau et quelle proportion provient de l’espace.
Les auteurs de l’étude expliquent qu’il existe un moyen d’obtenir une réponse grâce aux isotopes de ruthénium, un métal lourd précieux. Les isotopes du ruthénium issu du noyau terrestre sont légèrement différents de ceux présents à la surface. Les chercheurs ont développé de nouvelles techniques d’analyse qui leur ont permis d’étudier le ruthénium extrait de roches volcaniques à Hawaï et ils ont découvert une quantité de ruthénium-100 nettement supérieure à celle que l’on trouve dans le manteau. Ils en ont conclu qu’il s’agit de l’isotope du ruthénium qui est apparu dans le noyau.
Cette découverte montre que tous les éléments sidérophiles – éléments chimiques associés au fer en raison de son affinité pour cet élément à l’état liquide – s’échappent du noyau. Cela inclut le ruthénium, mais aussi des éléments comme le palladium, le rhodium, le platine… et l’or ! L’apparition de l’or ne se fait pas à un rythme particulièrement rapide, et il ne suffira donc pas de creuser à 2 900 kilomètres de profondeur pour l’extraire.

Cette nouvelle étude nous apprend quelque chose de nouveau sur notre propre planète, et peut-être sur d’autres planètes rocheuses. Selon l’un des auteurs de cette étude, « nous pouvons désormais prouver que d’énormes volumes de matière mantellique surchauffée proviennent de la limite noyau-manteau et remontent à la surface de la Terre pour former des îles océaniques comme Hawaï.»
Source : Médias américains.

Représentation graphique de la structure de la Terre, avec le noyau métallique interne au centre, suivi du noyau externe, du manteau et de la fine croûte à la surface. (Source : Université de Göttingen)

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According to a new study by researchers from Göttingen University in Germany, and publiciste in the journal Nature, Earth’s core is rich with gold, and it is leaking out through the mantle and into the crust.

When studying the isotopes found in the volcanic rock that oozed out from deep under the lithosphere, the researchers found that precious metals in Earth’s crust, including gold, initially leaked out of the core before beginning the long, long journey up to the surface, borne on convecting magma. The data confirmed that material from the core, including gold and other precious metals, is leaking into the Earth’s mantle above.

Although we can access gold in Earth’s crust, the amount there is an estimated minuscule fraction of the total quantity that our planet possesses. The new study suggests more than 99 percent is in its metallic core ; this is enough to cover all of Earth’s land in gold 50 centimeters thick. It makes sense ; indeed, when still forming, the heavier elements sank down through the planet’s mooshy interior and ended up sequestered in the differentiated core, a process known as the iron catastrophe. Later, meteor bombardment delivered more gold and heavy metals to the crust.

Although we have good evidence that primordial helium and heavy iron isotopes are leaking from Earth’s core, it has long been unclear how much of the heavy metal we find on the surface is from the core and how much is from space.

There is, however, a way to investigate through isotopes of a precious heavy metal called ruthenium. The isotopes of ruthenium in Earth’s core are slightly different from surface ruthenium. The researchers developed new analysis techniques that allowed them to study ruthenium that was dug out of volcanic rock on the Hawaiian islands, and discovered a significantly higher amount of ruthenium-100 than can be found in the ambient mantle. That’s the isotope of ruthenium that originated in Earth’s core.

This discovery suggests that all the siderophile elements are leaking out of the core. That includes ruthenium, of course, but also elements such as palladium, rhodium, platinum, and gold. It won’t be emerging at a particularly high rate, nor can we just dig down 2,900 kilometers to get it.

The new study tells us something new about our own planet, and perhaps other rocky planets. According to one author of ths study, « we can now also prove that huge volumes of superheated mantle material originate at the core-mantle boundary and rise to the Earth’s surface to form ocean islands like Hawaii. »

Source : U.S. News media.

Changement de forme du noyau interne de la Terre // Earth’s inner core is changing shape

Une nouvelle étude conduite par des sismologues de l’Université de Californie du Sud montre que le noyau interne de la Terre n’est pas une sphère statique et uniforme, mais une structure dynamique qui subit des changements de forme, avec des zones qui s’élèvent et s’abaissent jusqu’à 1 km sur de courtes échelles de temps géologiques.

L’étude a utilisé des données provenant de capteurs de la base aérienne d’Eielson en Alaska et du réseau sismologique de Yellowknife dans les Territoires du Nord-Ouest du Canada. L’analyse des ondes sismiques générées par des séismes survenus entre 1991 et 2023 a révélé des variations surprenantes dans le comportement des ondes ; elles laissent supposer que la couche la plus externe du noyau interne subit des déformations localisées en raison de la redistribution de la matière. Les ondes sismiques fournissent des informations essentielles sur le noyau interne, qui se trouve à environ 5 000 km sous la surface de la Terre. Elles révèlent des informations sur sa composition et sur tout changement en cours. Les observations les plus importantes de l’étude montrent que si les ondes sismiques plus profondes restent constantes, celles qui se propagent le long des couches externes du noyau interne présentent des anomalies. Ces déformations montrent que la surface du noyau interne est en constante évolution.

 Source: University of Saskatchewan

La topographie changeante du noyau interne peut être due à de multiples facteurs liés aux conditions extrêmes de température et de pression dans les profondeurs de la planète. Il se peut que les fluctuations de température à la frontière entre le noyau interne et le noyau externe provoquent une fusion et une solidification continues du fer, ce qui remodèlerait la surface du noyau au fil du temps. Une autre théorie explique que le fer pourrait s’échapper du noyau interne en rafales semblables à la remontée du magma dans le manteau terrestre, mais en étant soumis à des pressions extrêmes. Les changements rapides détectés entre 2004 et 2008 révèlent que ces déformations se produisent plus rapidement qu’on ne le pensait auparavant, ce qui soulève des questions sur leurs implications plus larges pour le système géodynamique de la Terre.

Il est important de comprendre si ces déformations influencent les courants convectifs du fer en fusion dans le noyau externe. Les chercheurs étudient également si les déformations du noyau interne sont liées aux variations de rotation. Les déplacements asymétriques du noyau peuvent provoquer des fluctuations mineures dans la rotation de la Terre, affectant les processus planétaires tels que la durée du jour et les variations du moment angulaire. Les changements dans la forme et le mouvement du noyau interne pourraient affecter le transfert de chaleur entre les couches du noyau, influençant potentiellement la stabilité du champ magnétique terrestre et contribuant à des fluctuations telles que les inversions géomagnétiques.

Les recherches futures se concentreront sur la collecte de davantage de données sismiques, l’amélioration des simulations informatiques et l’affinement des modèles théoriques des interactions noyau-manteau. Les scientifiques souhaitent examiner comment ces changements structurels influencent des processus géodynamiques plus larges, notamment la convection dans le manteau et la tectonique des plaques.

 

Vision moderne de la convection mantellique (Kevin C. A. Burke) 

Source : The Watchers.

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New research by seismologists at the University of Southern California shows that Earth’s inner core is not a static, uniform sphere but a dynamic structure experiencing shape changes, with regions rising and falling by up to 1 km over short geological timescales.

The study utilized data from sensors at the Eielson Air Force Base in Alaska and the Yellowknife Seismological Array in Canada’s Northwest Territories. Analysis of seismic waves from earthquakes between 1991 and 2023 revealed unexpected variations in wave behavior, suggesting that the outermost layer of the inner core undergoes localized deformations due to the redistribution of material. Seismic waves provide critical insights into the inner core, which lies approximately 5 000 km beneath the Earth’s surface. Waves passing through the core reveal information about its composition and any ongoing changes. Key observations from the study showed that while deeper seismic waves remained consistent, those traveling along the outer layers of the inner core exhibited anomalies. This suggested localized deformations indicating that the inner core’s surface is in constant flux.

The shifting topography of the inner core may result from multiple factors related to extreme temperature and pressure conditions deep within the planet. One possibility is that temperature fluctuations at the boundary between the inner and outer core cause continuous melting and solidification of iron, reshaping the core’s surface over time. Another theory suggests that iron may be bubbling out of the inner core in localized bursts, similar to magma upwelling in Earth’s mantle, albeit under extreme pressures. The rapid changes detected between 2004 and 2008 suggest that these deformations occur faster than previously believed, raising questions about their broader implications for Earth’s geodynamic system.

A key concern is whether these deformations influence the convective currents of molten iron in the outer core. Researchers are also investigating whether inner core deformations are linked to rotational variations. Asymmetric shifts in the core may cause minor fluctuations in Earth’s rotation, affecting planetary processes such as day length and angular momentum variations. Changes in the inner core’s shape and movement could affect heat transfer between core layers, potentially influencing the stability of Earth’s magnetic field and contributing to fluctuations such as geomagnetic reversals.

Future research will focus on gathering more seismic data, enhancing computational simulations, and refining theoretical models of core-mantle interactions. Scientists aim to examine how these structural changes influence broader geodynamic processes, including mantle convection and plate tectonics.

Source : The Watchers.

La fonte des glaces perturbe l’axe de la Terre // Ice melting disturbs Earth’s axis

Depuis 1980, les pôles nord et sud de la Terre ont dérivé d’environ 3,90 mètres. Les pôles sont l’endroit où la surface de notre planète croise son axe de rotation, une ligne invisible qui passe par le centre de la masse de la Terre, et autour de laquelle elle tourne. Cependant, les emplacements géographiques des pôles ne sont pas fixes : lorsque l’axe de la Terre se déplace, les pôles font de même.
Une étude publiée en mars 2021 a révélé que l’axe de la Terre a commencé à se déplacer de manière significative en 1995, ce qui a accéléré le mouvement des pôles et changé sa direction. La cause de ce changement était la fonte des glaciers. En effet, la fonte des glaces, en particulier la calotte glaciaire du Groenland et de nombreux glaciers dans le monde, modifie la répartition de la masse de la Terre
Si l’on prend en compte des milliers d’années d’observation, on se rend compte que l’axe de la Terre pointe dans une seule direction : vers l’étoile polaire, également connue sous le nom de Polaris. Toutefois, les astronomes ont vite compris que ce n’était pas toujours le cas. Parfois, l’axe pointe vers une autre étoile, hésite, puis revient à l’étoile polaire.
La Terre n’est pas une boule statique. Le noyau en fusion peut se déplacer, avec un mouvement de flux et de reflux. La croûte peut se contracter ou se dilater, selon ce qui se trouve au-dessus. On peut comparer la Terre à une toupie : si le poids de la toupie est uniformément réparti, elle tourne parfaitement, sans aucune oscillation d’un côté ou de l’autre. Mais si une partie du poids de la toupie se déplace d’un côté ou de l’autre, cela modifie le centre de sa masse et son axe de rotation. Elle se met à pencher vers le côté le plus lourd lorsqu’elle tourne. La même chose se produit avec la Terre lorsque le poids se déplace d’une zone à une autre.
Parfois, des changements dans la répartition de la roche en fusion dans le noyau externe de la Terre peuvent modifier la répartition de la masse de la planète. De plus, la façon dont l’eau est répartie à la surface de la Terre joue également un rôle important.
Ainsi, lorsque le réchauffement climatique a provoqué une énorme fonte des glaciers dans les régions polaires de la planète et que cette eau a rejoint l’océan, le poids de cette eau s’est réparti sur une zone différente. Cette redistribution est le principal moteur de la dérive polaire observée par les scientifiques au cours des dernières décennies.
La tendance a commencé vers 1995. Avant le milieu des années 1990, les données satellitaires montraient que les pôles se déplaçaient lentement vers le sud. Ensuite, ils ont tourné à gauche et ont commencé à se déplacer vers l’est à un rythme accéléré, à raison d’environ 0,25 centimètre par an. La vitesse moyenne de dérive des pôles entre 1995 et 2020 était 17 fois plus rapide que celle de 1981 à 1995.
Cette accélération va de pair avec l’accélération de la fonte autour des pôles nord et sud. Elle a été provoquée par la hausse des températures de surface et des océans de la planète. Le Groenland a perdu plus de 4,2 billions de tonnes de glace depuis 1992, ce qui a fait monter le niveau de la mer d’un centimètre. Le rythme de cette fonte a été multiplié par sept, passant de 36 milliards de tonnes par an dans les années 1990 à 280 milliards de tonnes par an au cours de la dernière décennie.
La fonte des glaciers de l’Antarctique s’accélère également. Dans les années 1980, l’Antarctique perdait 40 milliards de tonnes de glace par an. Au cours de la dernière décennie, ce nombre est passé à une moyenne de 252 milliards de tonnes par an.
L’étude de 2021 montre que les changements dans la quantité d’eau douce stockée sous terre affectent également la dérive polaire. Une fois que les humains ont pompé cette eau souterraine à la surface pour l’utiliser comme eau potable ou pour l’agriculture, elle finit par se déverser dans les rivières et les océans, redistribuant le poids de l’eau à la surface de la Terre. Près de 20 000 milliards de tonnes d’eau souterraine ont été extraites de la Terre depuis les années 1950.
L’axe de rotation de la Terre ne se déplace pas régulièrement dans une direction. En un an, il peut également se déplacer d’avant en arrière. Ces variations sont influencées par « tout ce qui se passe à la surface de la planète » au fil des décennies. Il est donc difficile de dire exactement ce qui a causé les variations dans la position de l’axe.
Dans une étude publiée en 2016, les chercheurs ont pu retracer un déplacement «interannuel» de l’axe dû aux pluies et sécheresses extrêmes. Un sol extrêmement gorgé d’eau est très lourd, alors qu’une sécheresse extrême peut soudainement rendre le sol très léger. C’est suffisant pour modifier la position de l’axe de la Terre,même si ce n’est que très légèrement.
L’axe de rotation de la Terre n’est pas vertical de haut en bas comme les axes de Mercure ou de Jupiter ; il présente une inclinaison de 23,5 degrés. C’est pourquoi les hémisphères nord et sud reçoivent des quantités variables de lumière solaire à différents moments de l’année. C’est aussi pourquoi nous avons des saisons.
Le changement récent de l’axe de la Terre n’affectera pas notre vie quotidienne, mais il pourrait légèrement modifier la durée de nos journées. La Terre met un peu moins de 24 heures pour effectuer une rotation. Le mouvement de son axe, et donc de ses pôles, pourrait ajouter des millisecondes à ce temps de rotation, allongeant un peu nos journées. Cependant, il n’y a aucune raison de s’inquiéter car l’amplitude du changement d’axe de rotation est vraiment faible. Le changement d’heure deux fois dans l’année est certainement plus perturbateur !
Source : Business Insider via Yahoo Actualités.

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Since 1980, Earth’s north and south poles have drifted about 3.90 meters. The poles are where the planet’s surface intersects with its axis of rotation, the invisible line running through the center of Earth’s mass, which it spins around. However, the poles’ geographic locations are not fixed: As the Earth’s axis moves, so do the poles.

A study published in March 2021 found that Earth’s axis started shifting drastically in 1995, speeding the movement of the poles and changing its direction. The culprit behind that shift was melting glaciers. Indeed, melting ice, especially in the Greenland ice sheet and many glaciers around the globe, changes how Earth’s weight is distributed

If one averages out thousands of years of observation the Earth’s axis points in a single direction — toward the North Star, also known as Polaris. But astronomers quickly realized that was not always the case. Sometimes, the axis would point at another star, wobble around, then come back to the North Star.

The Earth is not a static ball. Its molten core can shift, ebb and flow. Its crust can squish and expand, depending on what’s laying on top of it. One can compare the Earth with a spinning top: If the top’s weight is evenly distributed, it will whirl perfectly, without any wobbling to one side or another. But if some of the weight happens to shift to one side or the other, it changes the top’s center of mass and axis of rotation, leading it to lean toward the heavier side as it spins. The same thing happens to the Earth when weight moves from one area to another.

Sometimes, changes in the distribution of molten rock in Earth’s outer core can alter how the planet’s mass is distributed. The way water is distributed on Earth’s surface also plays a big role.

So when climate change caused a huge melt of glaciers in the planet’s polar regions and that water joined the ocean, the weight of that water got spread across a different area. That redistribution is the main driver of the polar drift scientists have observed in the past few decades.

The trend started around 1995. Before the mid-1990s, satellite data showed that the poles were moving slowly south. Then, they turned left and started shifting to the east at an accelerated rate, moving by about 0.25 centimeters per year. The poles’ average drift speed between 1995 and 2020 was 17 times faster than that from 1981 to 1995.

That acceleration aligns with accelerated melting around the north and south poles, which has been driven by the planet’s rising surface and ocean temperatures. Greenland has lost more than 4.2 trillion tons of ice since 1992, which has raised global sea levels by one centimeter. The rate of that melt increased sevenfold, from 36 billion tons per year in the 1990s to 280 billion tons per year in the past decade.

Antarctica’s glacial melting is also speeding up. In the 1980s, Antarctica lost 40 billion tons of ice annually. In the past decade, that number jumped to an average of 252 billion tons per year.

The 2021 study suggested that changes in how much fresh water is stored underground affect polar drift, too. Once humans pump that groundwater to the surface for use as drinking water or for agriculture, it eventually flows into rivers and oceans, redistributing that water weight to Earth’s surface. Nearly 20 trillion tons of groundwater have been pumped out of the Earth since the 1950s.

The spin axis of the Earth does not move steadily in one direction. Within a year it may also wiggle back and forth. These wiggles are influenced by a combination of « everything that’s happening on the planet » over decades. That makes it difficult to tell exactly what has caused a big shift in the axis.

In a 2016 study, researchers were able to trace back an « interannual » wiggle to extreme rain and droughts. Extremely waterlogged soil is very heavy, whereas an extreme drought can suddenly make the soil very light. This is enough to knock the Earth off its axis, although slightly.

Earth’s axis of rotation is not straight up and down like the axes of Mercury or Jupiter, but tilted at an angle of 23.5 degrees. That’s why the northern and southern hemispheres get varying amounts of sunlight at different times of the year. This why we have seasons.

The recent change to Earth’s axis won’t affect our everyday lives, but it could slightly tweak the length of our days. Earth takes just under 24 hours to complete one rotation. But the movement of its axis, and therefore its poles, could add milliseconds to that spin time, making our days a tiny bit longer. However, there is no reason to panic as the magnitude of the spin axis change is really small. The time change twice a year is certainly more disruptive!

Source : Business Insider via Yahoo News.

 

La Terre, une belle mais fragile planète (Source : NASA)