L’intensité du champ magnétique terrestre

Application des mesures de Be un proxy de 10 l’activité solaire et de l’intensité du champ magnétique terrestre

Nous avons décrit dans le chapitre 1 la manière dont les boucliers héliomagnétiques et géomagnétiques influencent l’intensité et le spectre des radiations cosmiques entrant dans l’atmosphère terrestre, et donc comment ils contrôlent le taux de production des nucléides cosmogéniques. En conséquence, les données de 10Be permettent d’analyser l’activité solaire et l’intensité du champ magnétique terrestre au cours du temps. Ces études sont synthétisées dans ce chapitre. Le 10Be est étudié dans des archives naturelles depuis plusieurs dizaines d’an- nées, que ce soit dans les carottes de glace d’Antarctique [Yiou et al., 1985; Raisbeck et al., 1978, 1981b, 1987, 1990, 1992, 2006; Horiuchi et al., 2008; Baroni et al., 2011] et du Groenland [Beer et al., 1990; Finkel and Nishiizumi, 1997; Yiou et al., 1997; Wagner et al., 2001; Muscheler et al., 2004, 2005], ou dans les sédiments [Raisbeck et al., 1985; Robinson et al., 1995; Frank et al., 1997; Ménabréaz et al., 2011, 2012; Ménabréaz, 2012]. Les carottes de glace ont l’avantage d’offrir une manière relative- ment simple de calculer le flux de 10Be à partir des concentrations mesurées et du taux d’accumulation de neige du site (e.g. équation 1.10 de la section 1.3), mieux contrainte que pour les sédiments marins. Ce calcul est nécessaire lorsque le 10Be tombe principalement par dépôt sec, comme sur le site EDC, afin d’obtenir le signal de production (voir section 1.3). De plus, la meilleure résolution des carottes de glace est utile pour l’étude d’événements courts (quelques dizaines ou centaines d’années) liés à l’activité solaire par exemple.

– La datation des carottes de glace à l’aide notamment du rapport 36Cl/10Be pour la glace âgée de plus de 50 000 ans. Cependant, il apparaît qu’une partie du 36Cl déposé dans la glace s’échappe dans l’atmosphère, causant des problèmes de datation. Il est possible que le H36Cl soit relâché dans l’atmosphère durant les processus de recristallisation dans la neige [Beer et al., 2012]. – L’augmentation de la concentration en 10Be dans la glace corrélée avec une diminution des précipitations durant la dernière période glaciaire [Raisbeck et al., 1981b; Yiou et al., 1985] a conduit à la conclusion que le 10Be pourrait être utilisé pour déduire des taux d’accumulation passés. Il est nécessaire de prendre en compte les changements liés à la production ou à la circulation atmosphérique.solaire [Raisbeck et al., 1981b, 1990; Beer et al., 1988, 1990], l’hypothèse de départ étant que le 10Be déposé dans les pôles n’est pas influencé par les va- riations d’intensité du champ magnétique terrestre (production locale, voir Fig. 1.7). Mais des mesures sur la carotte de Vostok, concordantes avec celles d’EDC, montrent un pic de 10Be probablement lié à l’excursion de Laschamp [Raisbeck et al., 1987]. Cela est confirmé par des comparaisons entre diffé- rentes séries de 10Be (provenant d’Antarctique et du Groenland) ou avec des données de 14C [Bard et al., 1997; Horiuchi et al., 2008] qui suggèrent que le béryllium piégé dans les carottes de glace représente principalement des varia- tions de production [Raisbeck et al., 1992], liées aux changements d’intensité de l’activité solaire ou du champ magnétique terrestre.

Aujourd’hui, le 10Be dans la glace est donc principalement étudié en tant que proxy des variations de l’activité solaire et de l’intensité du champ géomagnétique. Des données précises concernant l’activité solaire ont été obtenues à l’aide des me- sures des moniteurs de neutrons (voir section 1.2.2) sur les 60 dernières années. Pour les périodes plus anciennes, il est possible de reconstruire des données à partir de documents historiques mentionnant les tâches solaires, mais cet exercice est de plus en plus ardu pour les années avant 1600 [Beer et al., 1990]. Ce problème a été dépassé grâce à l’étude des isotopes cosmogéniques, en particulier le 14C dans les cernes d’arbres et le 10Be dans la glace car leur résolution est suffisante pour détecter les variations séculaires de l’activité solaire. Connaître les variations passées de l’activité solaire est une étape préliminaire primordiale pour étudier l’influence du Soleil sur le climat. La revue de ces études se trouve dans section 2.2. Les me- sures de 10Be donnent aussi accès aux variations à plus long terme, liées notamment aux évènements géomagnétiques comme l’excursion de Laschamp ou l’inversion de Brunhes-Matuyama. Ce type d’étude est utile pour la datation des carottes de glace car ces évènements sont datés de manière absolue à l’aide des laves. La détection des variations d’intensité du champ géomagnétique permet aussi de synchroniser (i) plusieurs profils de 10Be de différents sites entre eux, (ii) ou un profil de 10Be avec un enregistrement de paléointensité provenant de sédiments marins sur une même échelle d’âge de manière continue (voir le chapitre 6). Les études du 10Be en tant que proxy de l’intensité du champ géomagnétique sont résumées dans la section 2.3.