La Lune n'a pas de magnétosphère aujourd'hui. Cela n'est pas contesté. Qu'elle en ait eu une un jour est une question qui divise les planétologues depuis des décennies, les échantillons rocheux de l'ère Apollo et les instruments orbitaux modernes pointant obstinément dans des directions différentes. Aujourd'hui, une équipe de chercheurs de l'ETH Zurich, du DLR et de l'Institut des géosciences appliquées affirme pouvoir trancher le débat, en s'appuyant sur les preuves d'une structure volcanique enfouie sous une parcelle de la face cachée de la Lune que personne sur Terre ne peut voir directement.
Leur conclusion : la Lune a bel et bien abrité autrefois une dynamo magnétique. La preuve, selon eux, se trouve sous une faible marque de surface appelée le tourbillon Dewar, où un volcan depuis longtemps en sommeil semble être prisonnier de la croûte lunaire.
Un débat de plusieurs décennies autour d'un champ disparu
Les scientifiques sont certains que la Lune est actuellement dépourvue de champ magnétique global. Le désaccord porte sur le passé. Les mesures issues des échantillons Apollo et des instruments embarqués à bord d'engins spatiaux en orbite se sont révélées clivantes, chaque ensemble de données orientant le récit dans une direction différente, et le débat a donc continué à faire rage plutôt que de se résoudre.
Une partie de la difficulté tient au fait qu'un champ magnétique ne laisse que des traces indirectes. Les roches peuvent enregistrer la direction et l'intensité d'un champ ambiant au moment où elles se refroidissent et fixent leur aimantation, mais ces enregistrements sont ensuite effacés par des épisodes ultérieurs de chauffage, de fracturation et de bombardement. Lire l'histoire magnétique de la Lune implique de trouver des matériaux qui ont survécu intacts pendant des milliards d'années et de les associer à une compréhension de la géologie qui les a produits.
Une parcelle inhabituelle de la face cachée de la Lune
C'est là qu'intervient Dewar. Cette structure se situe sur la face cachée de la Lune, au nord-ouest du bassin Pôle Sud–Aitken (SPA), une région déjà célèbre pour ses ressources potentielles en eau. Dewar a attiré l'attention parce qu'elle semblait abriter deux anomalies distinctes à la fois — l'une magnétique et l'autre gravitationnelle.
Les géologues planétaires connaissent le tourbillon Dewar depuis longtemps et l'ont finalement classé comme un « cryptomare », une catégorie décrivant d'anciens dépôts de basalte dissimulés sous des couches de débris d'impact. Il porte également un « tourbillon lunaire », une marque de surface qui ressemble à un coup de pinceau à travers le paysage et qui coïncide presque toujours avec une anomalie magnétique.
Dewar se distingue pour deux raisons. Les tourbillons apparaissent généralement en groupes, alors que Dewar est relativement isolé. Et il repose directement au sommet d'un point chaud géochimique riche en oxyde de fer, en dioxyde de titane, en thorium et en pyroxène — une concentration inhabituelle de matériaux qui suggère la présence de quelque chose de substantiel en dessous.
Lire le sous-sol grâce à la gravité et au magnétisme
Pour déterminer ce qui est réellement dissimulé entre le tourbillon et la croûte plus profonde, les chercheurs ont rassemblé des données orbitales provenant de divers capteurs gravimétriques et magnétiques, notamment ceux embarqués à bord de GRAIL, Lunar Prospector et Kaguya. La combinaison de ces mesures leur a permis d'appliquer une technique de théorie de l'information connue sous le nom de variation of information (VI) pour calculer l'« inversion » des données — en raisonnant essentiellement à rebours à partir des signaux observés afin de déterminer quel type d'objet aurait pu les produire.
L'image qui en résulte est précise. Le corps géologique situé directement sous le tourbillon Dewar mesure environ 60 kilomètres de large et s'étend entre 5 et 9 kilomètres de profondeur. Fait crucial, il est plus dense que le terrain environnant, ce qui génère une « anomalie gravitationnelle » dans les relevés orbitaux — et ce même corps est associé à un fort niveau d'aimantation.
- Taille : environ 60 kilomètres de diamètre, s'étendant de 5 à 9 kilomètres vers le bas.
- Densité : supérieure à celle de la croûte environnante, produisant l'anomalie gravitationnelle.
- Magnétisme : fortement aimanté, correspondant au tourbillon situé au-dessus.
- Sources de données : capteurs gravimétriques et magnétiques de GRAIL, Lunar Prospector et Kaguya.
Un volcan caché sous le tourbillon
Une fois que l'équipe a établi les dimensions générales et la densité de l'objet, l'identification est devenue plus claire : le tourbillon Dewar repose directement au sommet d'un volcan enfoui. La structure n'a presque certainement pas connu d'éruption depuis des milliards d'années — une circonstance heureuse, puisqu'une éruption aurait probablement emporté les couches de régolithe fin qui la recouvrent depuis presque aussi longtemps.
C'est cette préservation qui rend le site si précieux. Le corps volcanique et le matériau aimanté qui l'entoure semblent avoir échappé au type de perturbation qui efface les enregistrements magnétiques ailleurs sur la Lune, laissant une archive relativement bien conservée des conditions qui régnaient profondément dans l'histoire lunaire.
Pourquoi un volcan éclaire la question de la dynamo
La logique reliant un volcan enfoui au passé magnétique de la Lune passe par l'aimantation elle-même. On considère généralement que les roches crustales fortement aimantées ont acquis cette signature en se refroidissant en présence d'un champ magnétique. Si le corps situé sous Dewar est à la fois une structure volcanique et fortement aimanté, alors un champ magnétique était présent lorsque ce matériau s'est formé et refroidi — un champ qui, à l'échelle globale, aurait nécessité une dynamo fonctionnant à l'intérieur de la Lune.
C'est l'argument que défendent les chercheurs. Plutôt que de s'appuyer sur des relevés contestés d'échantillons individuels, ils relient une anomalie magnétique à une structure géologique spécifique et mesurée, donnant à l'hypothèse de la dynamo un ancrage physique sur la face cachée. Si l'interprétation tient, le débat qui dure depuis des décennies sur la question de savoir si la Lune a un jour généré son propre champ magnétique passe d'une question ouverte à une conclusion établie.
Les questions qui subsistent
Même une réponse convaincante laisse bien des points en suspens. Quand exactement la dynamo a-t-elle fonctionné, et pendant combien de temps ? Quelle était la force du champ comparé à celui de la Terre ? Qu'est-ce qui l'a finalement arrêtée ? Et quelle est la relation précise entre les tourbillons lunaires et les anomalies magnétiques qu'ils accompagnent si systématiquement — les roches magnétiques protègent-elles la surface de l'altération spatiale, préservant le motif lumineux du tourbillon, ou un autre processus est-il à l'œuvre ?
Le site de Dewar pourrait également constituer une cible attrayante pour de futures études. Sa combinaison d'un cryptomare, d'un tourbillon, d'un point chaud géochimique et d'un corps volcanique enfoui dans une zone relativement compacte en fait un candidat naturel pour des campagnes détaillées de télédétection, et potentiellement pour un retour d'échantillons qui pourrait tester directement l'enregistrement magnétique en laboratoire.
Points clés à retenir
- La Lune n'a pas de magnétosphère aujourd'hui, mais la question de savoir si elle en a eu une est débattue depuis des décennies.
- Un nouvel article de l'ETH Zurich, du DLR et de l'Institut des géosciences appliquées soutient que la Lune a bel et bien possédé autrefois une dynamo magnétique.
- Les preuves se concentrent sur le tourbillon Dewar, une structure isolée de la face cachée de la Lune au nord-ouest du bassin Pôle Sud–Aitken.
- Les données gravimétriques et magnétiques de GRAIL, Lunar Prospector et Kaguya ont été combinées à l'aide de la variation of information pour inverser les mesures.
- Le corps enfoui mesure environ 60 kilomètres de large, s'étend de 5 à 9 kilomètres de profondeur, est plus dense que son environnement et est fortement aimanté.
- Les chercheurs l'identifient comme un volcan enfoui en sommeil depuis des milliards d'années, préservant le régolithe situé au-dessus.
Cet article est basé sur un reportage de Universe Today. Lire l'article original.
Originally published on universetoday.com
