Parmi toutes les énigmes qui entourent encore notre bonne vieille Lune, il en est une particulièrement tenace qui continue de mettre les planétologues en difficulté : pourquoi diable notre satellite est-il jonché de roches fortement magnétiques, alors qu’il est complètement dépourvu de champ magnétique aujourd’hui ? Une nouvelle étude, basée sur des simulations informatiques, pourrait enfin permettre de résoudre cette vieille énigme.
L’étude de la Lune a progressé à une vitesse vertigineuse entre 1969 et 1972, notamment grâce aux 382 kg d’échantillons lunaires rapportés par les astronautes des missions Apollo 11 à 17. Ces véritables trésors scientifiques ont complètement révolutionné notre compréhension des mécanismes de formation des planètes, et même de l’histoire du système solaire. Mais en analysant tout ce matériel, les chercheurs ont aussi été surpris de constater que certaines de ces roches lunaires étaient fortement magnétisées.
On se retrouve donc face à une incohérence très difficile à expliquer. En effet, cette propriété ne peut émerger si les roches sont directement exposées à un champ magnétique. Or, contrairement à la Terre, la Lune en est totalement dépourvue aujourd’hui. Et la plupart des planétologues s’accordent à dire qu’elle n’en a pas eu depuis plusieurs milliards d’années.
Typiquement, le champ magnétique d’une planète provient d’un mécanisme appelé dynamo interne, où les mouvements d’un fluide conducteur (comme le fer liquide du noyau externe de la Terre) génèrent un puissant champ magnétique. On soupçonne que la Lune disposait probablement d’une dynamo de ce genre par le passé — mais son noyau, nettement plus petit que celui de notre planète, n’aurait probablement pas généré un champ magnétique suffisamment intense pour magnétiser ainsi les roches de surface.
Un impact géant et un nuage de plasma
Les spécialistes se sont donc tournés vers une autre hypothèse, basée sur l’impact d’un astéroïde géant. Celui-ci aurait été suffisamment violent pour vaporiser de grandes quantités de roche, créant ainsi un nuage de particules chargées appelé plasma. Conformément à la loi de Faraday, selon laquelle une charge électrique génère un champ magnétique lorsqu’elle se déplace dans un matériau conducteur, ce nuage aurait donc pu amplifier le faible champ magnétique dont la Lune disposait à cette époque.
Jusqu’à présent, les différentes équipes ayant étudié ce scénario n’avaient jamais obtenu de résultats probants. Mais cela pourrait être en train de changer grâce à une série de simulations réalisées par une équipe du MIT, aux États-Unis.
Dans ces travaux, l’équipe d’Isaac Narrett est partie du principe que la Lune disposait d’un champ magnétique relativement faible, généré par une dynamo interne de petite échelle. Elle a ensuite simulé un puissant impact à la surface, similaire à celui qui est soupçonné d’avoir créé un vaste cratère appelé Mer des Pluies.
Le comportement du nuage de plasma issu de cet impact a ensuite été modélisé. En analysant les résultats de ces simulations, les auteurs de l’étude ont constaté qu’une grande partie du nuage aurait voyagé autour de la Lune pour se concentrer de l’autre côté, au niveau de la face cachée. Le plasma se serait alors compressé spontanément, amplifiant fortement le champ magnétique de notre satellite pendant une quarantaine de minutes.
En parallèle, l’impact aurait aussi produit une puissante onde sismique. Cette onde aurait convergé vers le même point que le nuage de plasma, faisant « trembler » les électrons des roches voisines au moment même où le champ magnétique atteignait son maximum. À la suite de ce sursaut, les électrons se seraient ensuite stabilisés dans une orientation précise, imposée par le champ magnétique. Or, c’est précisément ce genre d’alignement des électrons (ou plus précisément de leurs spins) qui est à l’origine du magnétisme. C’est donc la combinaison du nuage de plasma et de l’onde sismique qui pourrait avoir conféré leurs propriétés magnétiques aux roches lunaires.
« C’est comme si vous lanciez un jeu de 52 cartes en l’air, dans un champ magnétique, et que chaque carte possédait une aiguille de boussole », explique Benjamin Weiss, co-auteur de l’étude. « Lorsque les cartes retombent au sol, elles atterrissent dans une nouvelle orientation. C’est en substance le processus de magnétisation. »
Une hypothèse vérifiable sur le terrain
Ce qui rend cette hypothèse intéressante, c’est qu’il sera possible de la tester rigoureusement sur place lors des prochaines missions d’exploration. En effet, selon ce modèle, les roches les plus magnétisées devraient se trouver au niveau du pôle Sud de la Lune… et c’est précisément cette région que la NASA et d’autres agences spatiales prévoient de cibler dans les prochaines décennies, notamment dans le cadre du programme Artemis. Si les roches locales présentent des signes d’impact sismique et un fort magnétisme, ce vieux mystère sera probablement résolu une fois pour toutes.
« Depuis plusieurs décennies, le magnétisme de la Lune suscite une sorte d’énigme : est-il dû à des impacts ou à une dynamo interne ? Selon nous, c’est un peu des deux. Et c’est une hypothèse vérifiable, ce qui est une bonne chose », concluent les auteurs. Nous vous donnons donc rendez-vous au début de la mission Artemis III, désormais prévue autour de 2027, pour les premiers éléments de réponse.
Le texte de l’étude est disponible ici.
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