Combien de fois la Terre a-t-elle déjà « basculé » ? Ces anciennes mers pourraient révéler ces mystérieux déplacements

La Terre n'est pas une sphère parfaite et homogène. Les masses qui la composent sont en effet distribuées de façon hétérogène, notamment dans son manteau. Les mouvements de matières liés à la convection du manteau, aux zones de subduction ou aux panaches mantelliques modifient ainsi progressivement cette répartition, affectant le tenseur d'inertie de la Terre. Or, ces déséquilibres internes induisent une réorientation de l'ensemble de l'enveloppe solide par rapport à l’axe de rotation. C'est ce phénomène que les géophysiciens appellent le « true polar wander », ou « dérive polaire vraie ».

Un mouvement étonnant de la Terre solide

En d'autres termes, l'ensemble de la Terre solide (croûte et manteau) « basculent » progressivement autour du noyau externe liquide pour retrouver une situation d'équilibre autour de l'axe de rotation. Un observateur en orbite autour de la Terre aurait ainsi l'impression que les continents changent de latitude de manière cohérente, comme s'ils se déplaçaient tous ensemble. Attention toutefois : ce phénomène est extrêmement lent et s'opère sur plusieurs millions d'années.

Schéma illustrant le phénomène de true polar wander. © Victor C. Tsai, Wikimedia Commons, domaine public

Souvent considéré comme négligeable, ce phénomène de true polar wander pourrait toutefois, lors de grands épisodes « rapides », avoir un impact significatif sur le climat, la biosphère et le champ magnétique. Mais cette hypothèse reste difficile à vérifier, et pour cause : un autre signal se superpose à cette bascule, brouillant les informations. Il s'agit de la tectonique des plaques.

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En effet, les plaques lithosphériques, qui convergent ou s'éloignent selon les cas, poursuivent leur propre dynamique, indépendamment du true polar wander. Les deux mouvements, qui opèrent sur des échelles de temps similaires, peuvent donc être confondus.

Les variations du niveau marin pour détecter ces épisodes discrets

Un article publié récemment dans la revue Science propose toutefois une nouvelle méthode pour détecter les épisodes de true polar wander rapides. D'après les auteurs, il suffirait d'observer les variations apparentes du niveau des océans. En effet, un true polar wander rapide provoquerait des variations apparente du niveau marin à cause des changements relatifs du potentiel centrifuge.

Ainsi, une région continentale qui se trouvait auparavant à une latitude donnée se retrouve progressivement à une autre latitude par rapport à l'axe de rotation. Elle ne change donc pas seulement de climat : elle change aussi de distance à l'axe, et donc de potentiel centrifuge. Or, le niveau marin relatif dépend de ce potentiel centrifuge. Certaines régions continentales peuvent ainsi progressivement être immergées, tandis que d'autres plateformes marines émergent. Et surtout, ces variations ne sont pas être réparties au hasard, elles forment un motif cohérent à l'échelle du globe.

C'est donc en scrutant cette évolution locale du niveau marin que les chercheurs ont identifié quatre signaux de true polar wander sur les derniers 320 millions d'années. Deux se seraient notamment produits durant le règne des dinosaures, entre 100 et 90 millions d'années et entre 150 et 140 millions d'années.

Mesure des variations du niveau des océans

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Ces résultats contredisent également l'hypothèse émise par de précédentes études que le déplacement apparent de la Pangée vers le nord à la fin du Carbonifère et au Permien puisse être expliqué en grande partie par un true polar wander. Pour les chercheurs, le déplacement rapide de ce supercontinent aurait donc été plutôt lié à des mouvements tectoniques.