Nouvelle explication du mystère magnétique d’un demi-siècle de Moon


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  • Les roches retournées sur Terre pendant le programme Apollo de la NASA de 1968 à 1972 ont fourni des volumes d’informations sur l’histoire de la Lune, mais elles ont également été la source d’un mystère persistant. L’analyse des roches a révélé que certaines semblaient s’être formées en présence d’un champ magnétique puissant, qui rivalisait de force avec celui de la Terre. Mais il n’était pas clair comment un corps de la taille de la Lune aurait pu générer un champ magnétique aussi puissant.

    Maintenant, des recherches menées par un géoscientifique de l’Université Brown proposent une nouvelle explication du mystère magnétique de la Lune. L’étude, publiée dans Astronomie naturelle, montre que des formations rocheuses géantes coulant à travers le manteau de la Lune pourraient avoir produit le type de convection intérieure qui génère de puissants champs magnétiques. Les processus auraient pu produire des champs magnétiques puissants par intermittence pendant le premier milliard d’années de l’histoire de la Lune, selon les chercheurs.

    “Tout ce que nous avons pensé sur la façon dont les champs magnétiques sont générés par les noyaux planétaires nous dit qu’un corps de la taille de la Lune ne devrait pas être capable de générer un champ aussi fort que celui de la Terre”, a déclaré Alexander Evans, professeur adjoint de la Terre, sciences environnementales et planétaires à Brown et co-auteur de l’étude avec Sonia Tikoo de l’Université de Stanford. “Mais au lieu de penser à la façon d’alimenter un champ magnétique puissant en continu pendant des milliards d’années, il existe peut-être un moyen d’obtenir un champ de haute intensité par intermittence. Notre modèle montre comment cela peut se produire, et il est cohérent avec ce que nous savons sur la Lune. intérieur.”

    Les corps planétaires produisent des champs magnétiques à travers ce qu’on appelle une dynamo centrale. La dissipation lente de la chaleur provoque la convection des métaux en fusion dans le noyau d’une planète. Le barattage constant d’un matériau électriquement conducteur est ce qui produit un champ magnétique. C’est ainsi que se forme le champ magnétique terrestre, qui protège la surface des radiations solaires les plus dangereuses.

    La Lune n’a pas de champ magnétique aujourd’hui, et les modèles de son noyau suggèrent qu’elle était probablement trop petite et qu’elle n’avait pas la force de convection pour avoir jamais produit un champ magnétique puissant et continu. Pour qu’un noyau ait un fort barattage convectif, il doit dissiper beaucoup de chaleur. Dans le cas du début de la Lune, dit Evans, le manteau entourant le noyau n’était pas beaucoup plus froid que le noyau lui-même. Parce que la chaleur du noyau n’avait nulle part où aller, il n’y avait pas beaucoup de convection dans le noyau. Mais cette nouvelle étude montre comment le naufrage des roches aurait pu fournir des impulsions convectives intermittentes.

    L’histoire de ces pierres qui s’enfoncent commence quelques millions d’années après la formation de la Lune. Très tôt dans son histoire, la Lune aurait été recouverte d’un océan de roche en fusion. Alors que le vaste océan de magma commençait à se refroidir et à se solidifier, des minéraux comme l’olivine et le pyroxène qui étaient plus denses que le magma liquide coulaient au fond, tandis que des minéraux moins denses comme l’anorthosite flottaient pour former la croûte. Le magma liquide restant était riche en titane ainsi qu’en éléments producteurs de chaleur comme le thorium, l’uranium et le potassium, il a donc fallu un peu plus de temps pour se solidifier. Lorsque cette couche de titane s’est finalement cristallisée juste sous la croûte, elle était plus dense que les minéraux qui se solidifiaient plus tôt en dessous. Au fil du temps, les formations de titane ont coulé à travers la roche du manteau moins dense en dessous, un processus connu sous le nom de renversement gravitationnel.

    Pour cette nouvelle étude, Evans et Tikoo ont modélisé la dynamique de la façon dont ces formations de titane auraient coulé, ainsi que l’effet qu’elles pourraient avoir lorsqu’elles atteindraient finalement le noyau de la Lune. L’analyse, qui était basée sur la composition actuelle de la Lune et la viscosité estimée du manteau, a montré que les formations se briseraient probablement en gouttes aussi petites que 60 kilomètres et de diamètre, et couleraient par intermittence au cours d’environ un milliard d’années.

    Lorsque chacune de ces gouttes aurait finalement touché le fond, elles auraient donné une secousse majeure à la dynamo centrale de la Lune, ont découvert les chercheurs. Ayant été perchées juste en dessous de la croûte lunaire, les formations de titane auraient été relativement froides en température – bien plus froides que la température estimée du noyau entre 2 600 et 3 800 degrés Fahrenheit. Lorsque les gouttes froides sont entrées en contact avec le noyau chaud après le naufrage, le décalage de température aurait entraîné une convection accrue du noyau – suffisamment pour entraîner un champ magnétique à la surface de la Lune aussi fort ou même plus fort que celui de la Terre.

    “Vous pouvez y penser un peu comme une goutte d’eau frappant une poêle chaude”, a déclaré Evans. “Vous avez quelque chose de vraiment froid qui touche le noyau, et soudainement beaucoup de chaleur peut s’échapper. Cela provoque une augmentation du barattage dans le noyau, ce qui vous donne ces champs magnétiques puissants par intermittence.”

    Selon les chercheurs, il pourrait y avoir eu jusqu’à 100 de ces événements de descente au cours du premier milliard d’années d’existence de la Lune, et chacun aurait pu produire un champ magnétique puissant durant environ un siècle.

    Evans dit que le modèle magnétique intermittent explique non seulement la force de la signature magnétique trouvée dans les échantillons de roche d’Apollo, mais aussi le fait que les signatures magnétiques varient considérablement dans la collection Apollo – certaines ayant de fortes signatures magnétiques tandis que d’autres non. .

    “Ce modèle est capable d’expliquer à la fois l’intensité et la variabilité que nous voyons dans les échantillons d’Apollo – quelque chose qu’aucun autre modèle n’a été capable de faire”, a déclaré Evans. “Cela nous donne également des contraintes de temps sur le naufrage de ce matériau en titane, ce qui nous donne une meilleure image de l’évolution précoce de la Lune.”

    L’idée est également tout à fait testable, dit Evans. Cela implique qu’il aurait dû y avoir un faible fond magnétique sur la Lune qui a été ponctué par ces événements de haute intensité. Cela devrait être évident dans la collection Apollo. Alors que les fortes signatures magnétiques dans les échantillons d’Apollo ressortaient comme un pouce endolori, personne n’a jamais vraiment cherché de signatures plus faibles, dit Evans.

    La présence de ces signatures faibles avec les fortes donnerait à cette nouvelle idée un grand coup de pouce, ce qui pourrait enfin mettre fin au mystère magnétique de la Lune.

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