La période Édiacarienne de la Terre, il y a environ 630 à 540 millions d'années, a toujours été un champ de mines magnétique pour les scientifiques.
Au cours des périodes antérieures et ultérieures, les plaques tectoniques maintenaient un rythme constant, les zones climatiques étaient normales et le champ magnétique de la planète vacillait légèrement autour des pôles nord et sud (tout en s'inversant occasionnellement).
Mais la physique de l’Édiacarien ne semble pas tenir le coup. Au cours de plusieurs décennies d’études, les scientifiques ont découvert que l’Édiacarien était énigmatique, avec des fluctuations sauvages des signatures magnétiques préservées dans les roches de cet âge – une variabilité non observée dans les roches plus anciennes ou plus jeunes. Un tel comportement apparemment chaotique a posé de grands défis aux chercheurs, par exemple en utilisant le magnétisme ancien des roches (« paléomagnétisme ») pour produire des cartes des plaques tectoniques dérivantes de cette période.
Les théories sur la cause des fluctuations de l'Édiacarien varient. Certains scientifiques suggèrent que cela était dû au mouvement inhabituellement rapide des plaques tectoniques ; d'autres scientifiques affirment que cela pourrait avoir été causé par un déplacement rapide de la Terre sous son axe de rotation (un processus appelé « véritable dérapage polaire »).
Mais et si les variations du magnétisme au cours de l’Édiacarien n’étaient pas du tout aléatoires ? Et s’ils avaient une géométrie globale avec un certain ordre au milieu du chaos ?
C'est la conclusion d'une nouvelle étude publiée dans la revue Avancées scientifiques d'une équipe internationale de chercheurs dirigée par Yale.
« Nous proposons un nouveau modèle pour le champ magnétique terrestre qui trouve une structure dans sa variabilité plutôt que de simplement le rejeter comme un chaos aléatoire », a déclaré David Evans, professeur de sciences de la Terre et des planètes à la Faculté des arts et des sciences de Yale et co-auteur de la nouvelle étude. « Nous avons développé une nouvelle méthode d'analyse statistique des données paléomagnétiques de l'Édiacarien qui, selon nous, sera la clé pour produire des cartes robustes des continents et des océans de cette période. »
Pour l'étude, les chercheurs se sont concentrés sur une région connue sous le nom d'Anti-Atlas, une chaîne de montagnes au Maroc, où les co-auteurs de l'Université Cadi Ayyad ont identifié une série de couches volcaniques de l'Édiacaran exceptionnellement bien préservées et exposées.
L'équipe a mené une étude couche par couche du magnétisme des roches, collectée sur le terrain sous forme d'échantillons orientés amenés à Yale pour des mesures à l'aide d'équipements de laboratoire très sensibles.
« Les études précédentes sur les roches de cette période utilisaient souvent des outils analytiques traditionnels qui supposaient que le champ magnétique terrestre se comportait de la même manière dans le passé qu'aujourd'hui », a déclaré le premier auteur de l'étude, James Pierce, titulaire d'un doctorat. étudiant à la Graduate School of Arts and Sciences de Yale.
« Nous avons adopté une nouvelle approche. Nous avons pu déterminer précisément à quelle vitesse les pôles magnétiques de la Terre changeaient en échantillonnant le paléomagnétisme à haute résolution stratigraphique (couche par couche) et en déterminant l'âge précis de ces roches », a déclaré Pierce.
Les co-auteurs du Dartmouth College, ainsi que des instituts de recherche en Suisse et en Allemagne, ont fourni des informations supplémentaires sur les couches rocheuses et des dates de haute précision démontrant les changements magnétiques spectaculaires survenus sur des intervalles de milliers d'années, plutôt que de millions.
Les données ont exclu les théories d'un déplacement rapide des plaques tectoniques et d'un « véritable dérapage polaire », ont déclaré Evans et Pierce. Ces processus auraient nécessité des délais beaucoup plus longs pour se développer.
En plus de documenter la vitesse de la variabilité magnétique, les chercheurs ont découvert que la variabilité avait une structure ordonnée, quoique inhabituelle. Avec une telle structure à l'esprit, les chercheurs ont conçu une nouvelle approche statistique pour déterminer les déplacements des pôles magnétiques de la planète qui semblent avoir chuté tout autour de la planète, plutôt que de simplement vaciller autour de l'axe de rotation. La nouvelle méthode mathématique fournit un cadre pour reconstruire le monde édiacarien dans les études futures.
« Toute ma carrière a été consacrée à la cartographie des mouvements des continents, des océans et des plaques tectoniques à la surface de la Terre, tout au long de son histoire », a déclaré Evans, également directeur du laboratoire paléomagnétique de Yale.
« La période Édiacarienne en particulier a constitué un obstacle majeur à cet objectif à long terme, car les données paléomagnétiques mondiales n'avaient tout simplement pas beaucoup de sens », a-t-il déclaré. « Si les nouvelles méthodes statistiques proposées s'avèrent robustes, nous pouvons combler le fossé entre les périodes plus anciennes et plus jeunes pour produire une visualisation cohérente de la tectonique des plaques s'étendant sur des milliards d'années, depuis les premiers enregistrements rocheux jusqu'à nos jours. »
