En utilisant 11 années de mesures du champ magnétique de la constellation de satellites Swarm de l'Agence spatiale européenne, les scientifiques ont découvert que la région faible du champ magnétique terrestre au-dessus de l'Atlantique Sud, connue sous le nom d'anomalie de l'Atlantique Sud, s'est étendue d'une superficie près de la moitié de la taille de l'Europe continentale depuis 2014.
Le champ magnétique terrestre est vital pour la vie sur notre planète. C'est une force complexe et dynamique qui nous protège du rayonnement cosmique et des particules chargées du soleil.
Il est en grande partie généré par un océan mondial de fer liquide en fusion et tourbillonnant qui constitue le noyau externe à environ 3 000 km sous nos pieds. Agissant comme un conducteur tournant dans une dynamo de vélo, il crée des courants électriques, qui à leur tour génèrent notre champ électromagnétique en constante évolution, mais en réalité, les processus qui génèrent ce champ sont bien plus complexes.
Swarm, une mission Earth Explorer développée dans le cadre du programme Earth Observation FutureEO de l'ESA, comprend une constellation de trois satellites identiques qui mesurent avec précision les signaux magnétiques provenant du noyau, du manteau, de la croûte et des océans de la Terre, ainsi que de l'ionosphère et de la magnétosphère.
Grâce à cette mission exceptionnelle, les scientifiques connaissent mieux les différentes sources du magnétisme pour comprendre comment et pourquoi le champ magnétique s’affaiblit à certains endroits et se renforce à d’autres.
L’anomalie de champ faible de l’Atlantique Sud a été identifiée pour la première fois au sud-est de l’Amérique du Sud au 19e siècle.
Aujourd’hui, l’anomalie de l’Atlantique Sud présente un intérêt particulier pour la sécurité spatiale, car les satellites survolant la région sont confrontés à des doses de rayonnement plus élevées. Cela peut entraîner des dysfonctionnements ou des dommages au matériel critique, voire des pannes de courant.
Publié dans Physique de la Terre et intérieurs planétairesles derniers résultats de la mission Swarm révèlent que si l'anomalie de l'Atlantique Sud s'est développée de manière constante entre 2014 et 2025, une région de l'océan Atlantique au sud-ouest de l'Afrique a connu un affaiblissement encore plus rapide du champ magnétique terrestre depuis 2020.
« L'anomalie de l'Atlantique Sud n'est pas qu'un seul bloc », explique l'auteur principal Chris Finlay, professeur de géomagnétisme à l'Université technique du Danemark. « La situation évolue différemment vers l'Afrique et vers l'Amérique du Sud. Il se passe quelque chose de spécial dans cette région qui affaiblit le champ de manière plus intense. »
Ce comportement est lié à d'étranges configurations du champ magnétique à la frontière entre le noyau externe liquide de la Terre et son manteau rocheux, connues sous le nom de zones de flux inverse.
Le professeur Finlay explique : « Normalement, nous nous attendrions à voir des lignes de champ magnétique sortir du noyau dans l'hémisphère sud. Mais sous l'anomalie de l'Atlantique Sud, nous voyons des zones inattendues où le champ magnétique, au lieu de sortir du noyau, y retourne. Grâce aux données Swarm, nous pouvons voir l'une de ces zones se déplacer vers l'ouest au-dessus de l'Afrique, ce qui contribue à l'affaiblissement de l'anomalie de l'Atlantique Sud dans cette région. »
Les 11 années record de Swarm
Le dernier modèle du champ magnétique généré par le noyau terrestre marque une nouvelle étape pour les satellites Swarm de l'ESA, qui fournissent désormais le plus long enregistrement continu de mesures de champ magnétique depuis l'espace.
Les satellites ont été lancés le 22 novembre 2013 dans le cadre de la quatrième mission Earth Explorer, des satellites pionniers qui constituent un élément clé du programme d'avenir FutureEO de l'ESA.
Conçues comme des démonstrateurs de technologies innovantes d’observation de la Terre, ces missions ont longtemps dépassé leur durée de vie initiale, sont devenues partie intégrante des enregistrements à long terme, ont fourni des données pour des services opérationnels critiques et ont ouvert la voie aux générations futures de satellites.
Les données en essaim soutiennent les modèles magnétiques mondiaux utilisés pour la navigation, surveillent les risques météorologiques spatiaux et permettent d'obtenir des informations sans précédent sur notre système terrestre, depuis son noyau jusqu'aux confins de l'atmosphère terrestre.
Le champ magnétique terrestre se renforce au-dessus de la Sibérie
Les derniers résultats de Swarm mettent en évidence la nature dynamique du magnétisme terrestre. Par exemple, dans l’hémisphère sud, il existe un point où le champ magnétique est particulièrement puissant, et dans l’hémisphère nord, il y en a deux : l’un autour du Canada et l’autre autour de la Sibérie.
« Lorsque vous essayez de comprendre le champ magnétique terrestre, il est important de se rappeler qu'il ne s'agit pas d'un simple dipôle, comme un barreau magnétique. Ce n'est qu'en disposant de satellites comme Swarm que nous pouvons cartographier complètement cette structure et la voir changer », a déclaré le professeur Finlay.
Cependant, depuis que Swarm est en orbite, le champ magnétique au-dessus de la Sibérie s'est renforcé tandis qu'il s'est affaibli au-dessus du Canada. La région canadienne des champs forts a rétréci de 0,65 % de la superficie de la Terre, soit presque la taille de l'Inde, tandis que la région sibérienne a augmenté de 0,42 % de la superficie de la Terre, ce qui est comparable à la taille du Groenland.
Ce déplacement, provoqué par des processus complexes en cours dans le noyau turbulent de la Terre, est associé au déplacement du pôle magnétique nord vers la Sibérie ces dernières années. Ce décalage est important pour la navigation, qui est affectée par la danse entre ces deux zones de fort champ magnétique.
Anja Stromme, responsable de la mission Swarm à l'ESA, a déclaré : « C'est vraiment merveilleux d'avoir une vue d'ensemble de notre Terre dynamique grâce à la série temporelle étendue de Swarm. Les satellites sont tous sains et fournissent d'excellentes données, nous pouvons donc, espérons-le, prolonger ce record au-delà de 2030, lorsque le minimum solaire permettra d'obtenir des informations sans précédent sur notre planète.
