En ce qui concerne l'étude des planètes, des lunes et des étoiles, les champs magnétiques sont un gros problème. Considérés comme le résultat de la convection d'une planète, ces champs peuvent faire la différence entre une planète donnant vie ou devenant une boule de roche sans vie. Depuis quelque temps, les scientifiques savent que possède un champ magnétique terrestre, qui est alimenté par un effet dynamo créé par convection dans son noyau externe liquide.
Les scientifiques soutiennent également depuis longtemps que la Lune avait autrefois un champ magnétique, qui était également alimenté par convection dans son noyau. Auparavant, on pensait que ce champ avait disparu environ 1 milliard d'années après la formation de la Lune (il y a environ 3 à 3,5 milliards d'années). Mais selon une nouvelle étude du Massachusetts Institute of Technology (MIT), il semble maintenant que le champ magnétique de la Lune a continué d'exister pendant encore un milliard d'années.
L'étude, intitulée «Une histoire de deux milliards d'années pour la dynamo lunaire», a récemment paru dans la revue Avancées scientifiques. Dirigée par la Dre Sonia Tikoo, professeure adjointe à l'Université de Rutger et ancienne chercheuse au MIT, l'équipe a analysé d'anciennes roches lunaires recueillies par la NASA. Apollo 15 mission. Ce qu'ils ont découvert, c'est que la roche montrait des signes d'être dans un champ magnétique lorsqu'elle s'est formée il y a entre 1 et 2,5 milliards d'années.
L'âge de cet échantillon de roche signifie qu'il est significativement plus jeune que les autres rendus par les missions Apollo. À l’aide d’une technique qu’elle a mise au point, l’équipe a examiné la composition vitreuse de l’échantillon avec un magnètre pour déterminer ses propriétés magnétiques. Ils ont ensuite exposé l'échantillon à un champ magnétique généré par le laboratoire et à d'autres conditions similaires à celles qui existaient sur la Lune lorsque la roche se serait formée.
Cela a été fait en plaçant les roches dans un four privé d'oxygène spécialement conçu, qui a été construit avec l'aide de Clement Suavet et Timothy Grove - deux chercheurs du Département des sciences de la terre, de l'atmosphère et des planètes du MIT (EAPS) et co-auteurs sur l'étude. L'équipe a ensuite exposé les roches à un environnement ténu et sans oxygène et les a chauffées à des températures extrêmes.
Comme l'a expliqué Benjamin Weiss - professeur de sciences planétaires à l'EAPS:
«Vous voyez à quel point il est magnétisé d’être chauffé dans ce champ magnétique connu, puis vous comparez ce champ au champ magnétique naturel que vous avez mesuré auparavant, et à partir de cela, vous pouvez déterminer quelle était l’intensité du champ ancien… De cette façon, nous avons finalement ont obtenu une mesure précise du champ lunaire. "
À partir de cela, ils ont déterminé que la roche lunaire était magnétisée dans un champ d'une force d'environ 5 microtesla. C'est plusieurs fois plus faible que le champ magnétique terrestre mesuré à partir de la surface (25 à 65 microteslas), et deux ordres de grandeur plus faible qu'il ne l'était il y a 3 à 4 milliards d'années. Ces découvertes étaient assez importantes, car elles pourraient aider à résoudre un mystère durable sur la Lune.
Auparavant, les scientifiques soupçonnaient que le champ magnétique de la Lune s'éteignait 1,5 milliard d'années après la formation de la Lune (il y a environ 3 milliards d'années). Cependant, ils ne savaient pas si ce processus se produisait rapidement ou si le champ magnétique de la Lune persistait, mais dans un état affaibli. Les résultats de cette étude indiquent que le champ magnétique a en fait persisté pendant un milliard d'années supplémentaires, se dissipant il y a environ 2,5 milliards d'années.
Comme l’a indiqué Weiss, cette étude soulève de nouvelles questions sur l’histoire géologique de la Lune:
«Le concept d'un champ magnétique planétaire produit par le déplacement de métal liquide est une idée qui n'a vraiment que quelques décennies. Ce qui alimente ce mouvement sur Terre et sur d'autres corps, en particulier sur la Lune, n'est pas bien compris. Nous pouvons comprendre cela en connaissant la durée de vie de la dynamo lunaire. »
En d'autres termes, cette nouvelle chronologie de la Lune jette un doute sur la théorie selon laquelle une dynamo lunaire seule a alimenté son champ magnétique dans le passé. Fondamentalement, il est maintenant considéré comme une possibilité distincte que le champ magnétique de la Lune soit alimenté par deux mécanismes. Alors que l’une permettait une dynamo dans le noyau qui alimentait son champ magnétique pendant un bon milliard d’années après la formation de la Lune, une seconde la maintenait après.
Dans le passé, les scientifiques ont proposé que la dynamo de la Lune soit alimentée par l'attraction gravitationnelle de la Terre, ce qui aurait provoqué une flexion des marées à l'intérieur de la Lune (de la même manière que Jupiter et la puissante gravité de Saturne entraînent l'activité géologique dans leurs lunes intérieures). De plus, la Lune a déjà orbité beaucoup plus près de la Terre, ce qui a peut-être suffi à alimenter son champ magnétique autrefois plus puissant.
Cependant, la Lune s'est progressivement éloignée de la Terre, atteignant finalement son orbite actuelle il y a environ 3 milliards d'années. Cela coïncide avec la chronologie du champ magnétique de la Lune, qui a commencé à se dissiper à peu près au même moment. Cela pourrait signifier qu'il y a environ 3 milliards d'années, sans l'attraction gravitationnelle de la Terre, le noyau s'est lentement refroidi. Un milliard d'années plus tard, le noyau s'était solidifié au point d'arrêter le champ magnétique de la Lune. Comme l'a expliqué Weiss:
"Au fur et à mesure que la lune se refroidit, son noyau agit comme une lampe à lave - les trucs de faible densité augmentent parce qu'il fait chaud ou parce que sa composition est différente de celle du fluide environnant. C’est ainsi que nous pensons que la dynamo de la Terre fonctionne, et c’est ce que nous suggérons que la dynamo lunaire tardive faisait aussi… Aujourd'hui, le champ de la lune est essentiellement nul. Et nous savons maintenant qu'il s'est éteint quelque part entre la formation de ce rocher et aujourd'hui. »
Ces découvertes ont été rendues possibles grâce en partie à la disponibilité de roches lunaires plus jeunes. À l'avenir, les chercheurs prévoient d'analyser des échantillons encore plus jeunes pour déterminer avec précision où la dynamo de la Lune s'est complètement éteinte. Cela permettra non seulement de valider les résultats de cette étude, mais pourrait également conduire à une chronologie plus complète de l'histoire géologique de la Lune.
Les résultats de ces études et d'autres qui cherchent à comprendre comment la Lune s'est formée et a changé au fil du temps permettront également d'améliorer notre compréhension de la façon dont la Terre, le système solaire et les systèmes extrasolaires ont vu le jour.
