Un des plus fascinants phénomènes naturels sur Terre est le renversement de son champ magnétique, qui s’est déjà produit des centaines de fois au cours des 160 derniers millions années. Quand le champ magnétique s’inverse, le Pôle Nord devient le Pôle Sud et vice-versa. Cela s'est produit la dernière fois il y a environ 780.000 ans, aussi il est possible que nous nous dirigions vers une prochaine inversion.
Des physiciens italiens ont constaté que ces inversions de polarité n’ont pas lieu aléatoirement comme on le pensait auparavant, mais se produisent par séries, ce qui laisse présager l’existence d’une espèce de "mémoire" des événements précédents.
Bien qu'une inversion complète de la polarité géomagnétique puisse prendre des milliers d'années pour se réaliser, ses implications peuvent être considérables. La perturbation du champ magnétique aurait des conséquences sur les migrations des animaux et pourrait exposer la Terre aux rayons cosmiques dangereux, un scénario que certains chercheurs n’hésitent pas à relier aux extinctions massives d’espèces comme celle qui a éliminé les dinosaures il y a environ 65 millions d'années. Les géoscientifiques pensent que la dynamo magnétique interne de notre planète est responsable de ces inversions de pôles, mais le mécanisme réel n'est pas bien compris.
Des études précédentes laissaient supposer que le nombre de fois où les pôles se sont inversés au cours des 160 derniers millions d'années suivaient une loi mathématique appelée distribution de Poisson, impliquant que les événements étaient dus au hasard. La distribution de Poisson indique la probabilité d'un certain nombre d'événements se produisant dans un temps donné si ces événements sont indépendants et leur fréquence moyenne connue. Un bon exemple de la distribution de Poisson en physique est la probabilité de désintégration des noyaux radioactifs instables pendant une certaine période.
Cependant, l’équipe de physiciens conduite par Vincenzo Carbone de l'université de Calabre a découvert que l’enchaînement des inversions de polarité du champ magnétique est mieux décrit par une distribution de Lévy. Contrairement aux statistiques de Poisson, la distribution de Lévy décrit des processus stochastiques qui sont caractérisés par la présence d’effets de "mémoire", c’est-à-dire par des corrélations à long terme entre les événements. Les distributions de Lévy sont largement utilisées pour étudier de nombreux phénomènes critiques, tels que les tremblements de terre, et sont également employés en analyse des données financières. Les chercheurs ont obtenu leurs résultats par des analyses statistiques minutieuses de différentes données paléo-magnétiques fournissant des estimations des périodes d’inversion des Pôles magnétiques terrestres.
« Cette découverte signifie que les inversions de polarité ne sont pas des événements aléatoires indépendants les uns des autres », explique Fabio Lepreti, un des chercheurs. « En réalité, il y a un certain degré de mémoire dans les processus magnétiques qui provoquent les inversions. Nous espérons que nos travaux serviront de référence utile aux modèles qui visent à décrire ce phénomène ». L'équipe italienne projette désormais d’établir de nouveaux modèles dynamiques pour décrire simplement les enchaînements d'inversions du champ, de sorte que les mécanismes physiques qui les déclenchent puissent être plus facilement expliqués.
