La Lune, notre satellite naturel, a toujours intrigué les scientifiques par ses propriétés magnétiques inhabituelles. Bien qu'elle ne possède plus aujourd'hui de champ magnétique propre significatif comme la Terre, certaines zones de sa surface, en particulier sur la face cachée, ont enregistré de fortes anomalies magnétiques dans les roches. L'énigme de la raison de ce phénomène persiste depuis des décennies, et récemment, des scientifiques du MIT ont proposé une explication convaincante qui pourrait résoudre ce phénomène mystérieux.

Le magnétisme de la Lune - où a-t-il disparu ?

Les recherches modernes sur la Lune, des échantillons rapportés lors des missions Apollo de la NASA dans les années 60 et 70 aux mesures précises depuis les orbites lunaires, ont montré qu'il existe des traces d'un ancien champ magnétique à la surface. Cependant, la Lune ne possède pas aujourd'hui de champ magnétique global comme la Terre. Le modèle traditionnel du magnétisme planétaire explique l'origine d'un champ magnétique par un processus appelé dynamo – un processus dans le noyau métallique liquide qui produit un champ magnétique. Le noyau de fer de la Lune étant beaucoup plus petit et plus froid, les scientifiques soupçonnaient que la dynamo n'avait peut-être jamais été capable de produire un champ magnétique suffisamment puissant pour expliquer l'intensité des traces magnétiques trouvées dans les roches lunaires, en particulier sur la face cachée de la Lune.

Une nouvelle hypothèse : Synergie de la dynamo et de l'impact

À la lumière de nouvelles découvertes, les scientifiques du MIT proposent une image plus complexe qui inclut une combinaison d'un champ magnétique dynamique existant, bien que faible, et de l'influence d'une grande collision avec la Lune. Selon leurs recherches, qui viennent d'être publiées dans la revue Science Advances, un puissant impact d'un énorme astéroïde aurait pu, en un bref instant, amplifier considérablement le faible champ magnétique lunaire, créant une impulsion magnétique transitoire mais suffisamment intense qui a ensuite été enregistrée par certaines roches sur la face cachée de la Lune.

Comment un impact amplifie-t-il le magnétisme ?

Lorsqu'un astéroïde de dimensions énormes frappe la surface de la Lune, l'énergie de l'impact vaporise d'énormes quantités de matière, créant un nuage de particules ionisées – un plasma. Selon les simulations de l'équipe du MIT, ce nuage de plasma ne disparaît pas immédiatement, mais se propage autour de la Lune et se concentre du côté opposé au site d'impact. De ce côté opposé, l'interaction du plasma avec le faible champ magnétique existant entraîne son amplification temporaire.

Ce processus, bien que très rapide – ne durant qu'environ 40 minutes – est suffisamment long pour que certaines roches de cette zone enregistrent le changement du champ magnétique. En plus de l'impulsion magnétique amplifiée, le grand impact envoie également de puissantes ondes sismiques à travers l'intérieur de la Lune, qui "secouent" les roches du côté opposé, provoquant la réorientation des électrons dans les minéraux en accord avec le nouveau champ magnétique. Ce phénomène est similaire au fait de lancer des cartes en l'air et de les voir tomber, où l'orientation de la « boussole » sur les cartes change juste au moment où les cartes retournent au sol.

Le rôle clé du grand impact du bassin Imbrium

Il est particulièrement intéressant de noter que la zone de fort magnétisme sur la face cachée de la Lune est située exactement à l'opposé du grand bassin d'impact Imbrium sur la face visible de la Lune, l'un des plus grands cratères d'impact de l'histoire de la Lune. C'est précisément l'impact qui a formé le bassin Imbrium qui a probablement déclenché ledit nuage de plasma qui, en voyageant autour de la Lune, a amplifié le champ magnétique sur la face cachée et a laissé une trace magnétique dans les roches.

Théories antérieures et nouvelles simulations

Les théories antérieures suggéraient que le champ magnétique solaire, qui est extrêmement faible à la distance de la Lune par rapport au Soleil, n'était pas assez puissant pour expliquer les fortes anomalies magnétiques trouvées à sa surface. Des simulations menées en 2020 ont exclu la possibilité qu'un impact à lui seul, sans la présence d'une dynamo, puisse amplifier de manière significative le champ magnétique.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs sont partis de l'hypothèse que la Lune avait autrefois une dynamo qui produisait un champ magnétique plus faible – environ 50 fois plus faible que le champ magnétique terrestre actuel. À partir de là, ils ont utilisé des modèles informatiques pour simuler un grand impact, qui a généré du plasma et l'interaction du plasma avec le champ magnétique. Les résultats ont montré comment le plasma s'accumule et amplifie le champ magnétique du côté opposé à l'impact, ce qui est cohérent avec les observations d'anomalies magnétiques sur la face cachée de la Lune.

Méthodologie de la recherche

Les simulations ont été réalisées à l'aide des ressources informatiques avancées du système MIT SuperCloud. De plus, les simulations d'impact ont été développées avec l'aide de l'experte Katarina Miljković, tandis que les modèles de flux de plasma et d'interaction avec le magnétisme ont été créés en collaboration avec des chercheurs de l'Université du Michigan et de Cambridge. Cette approche interdisciplinaire a permis une analyse approfondie des processus complexes qui se sont produits pendant et après l'impact.

Importance de la recherche pour les futures missions

Cette nouvelle théorie est testable et fournit des lignes directrices concrètes pour les futures missions sur la Lune, en particulier celles qui prévoient des recherches sur la face cachée et autour du pôle Sud. Le programme Artemis de la NASA, ainsi que d'autres missions prévues, pourraient prélever des échantillons de roches de ces zones pour confirmer ou infirmer davantage l'hypothèse d'une synergie entre la dynamo et les événements d'impact dans la création d'anomalies magnétiques sur la Lune.

Contexte plus large - que nous dit le magnétisme de la Lune ?

Comprendre l'origine et les caractéristiques du champ magnétique de la Lune n'est pas seulement important pour la géologie et les sciences planétaires, mais aussi pour le contexte plus large de l'exploration spatiale. Les champs magnétiques jouent un rôle clé dans la protection des planètes contre les rayonnements solaires et cosmiques et dans la formation des conditions propices à l'émergence de la vie. De plus, la connaissance du magnétisme de la Lune peut aider à interpréter des phénomènes similaires sur d'autres corps célestes du système solaire.

Étant donné que la Lune n'a pas de dynamo active aujourd'hui, son héritage magnétique enregistré dans les roches peut être considéré comme une sorte d'« enregistrement fossile » de ses événements géophysiques et cosmiques, y compris les grands impacts qui ont façonné sa surface et son intérieur.

Le rôle de la collaboration scientifique internationale

La recherche est le résultat d'une collaboration entre de nombreux scientifiques et institutions du monde entier – du MIT et de l'Université du Michigan à Cambridge et à l'Université Curtin en Australie. Cette coopération multidisciplinaire montre comment la science planétaire moderne utilise une combinaison de modèles informatiques, d'analyses en laboratoire et de missions spatiales pour élucider les processus complexes de notre système solaire.

Que nous attend-il ensuite ?

Alors que de nombreuses inconnues sur le magnétisme de la Lune sont désormais plus claires, les scientifiques soulignent que ce n'est que le début d'une nouvelle ère de recherche. Dans les années à venir, de nouvelles missions et des mesures plus précises contribueront à une compréhension encore plus détaillée non seulement de la Lune, mais aussi d'autres corps célestes. Nous pourrions bientôt avoir l'occasion d'analyser directement des roches des zones de la face cachée de la Lune couvertes par ces nouvelles découvertes, ce qui clarifiera de nombreuses questions et ouvrira la porte à de nouvelles découvertes scientifiques.

Source : Massachusetts Institute of Technology