Lorsque les astronautes d'Apollo sont revenus sur Terre, ils sont venus avec 380,96 kilogrammes (839,87 lb) de roches lunaires. A partir de l'étude de ces échantillons, les scientifiques ont beaucoup appris sur la composition de la lune, ainsi que son histoire de formation et d'évolution. Par exemple, le fait que certaines de ces roches aient été magnétisées a révélé qu'il y a environ 3 milliards d'années, la lune avait un champ magnétique.

Tout comme la Terre, ce champ aurait été le résultat d'un effet dynamo dans le noyau de la lune. Mais jusqu'à récemment, les scientifiques ont été incapables d'expliquer comment la lune pouvait maintenir un tel effet dynamo pendant si longtemps. Mais grâce à une nouvelle étude menée par une équipe de scientifiques de la division Astromaterials Research and Exploration Science (ARES) du Johnson Space Center de la NASA, nous pourrions enfin avoir une réponse.

Récapituler, le noyau magnétique de la Terre fait partie intégrante de ce qui maintient notre planète habitable. Considéré comme le résultat d'un noyau externe liquide qui tourne dans le sens opposé à celui de la planète, ce champ protège la surface d'une grande partie du rayonnement solaire. Il garantit également que notre atmosphère n'est pas lentement dépouillé par le vent solaire, c'est ce qui s'est passé avec Mars.

Pour le plaisir de leur étude, qui vient d'être publié dans la revue Lettres des sciences de la Terre et des planètes , l'équipe ARES a cherché à déterminer comment un liquide en fusion, noyau de barattage pourrait générer un champ magnétique sur la lune. Alors que les scientifiques ont compris comment le noyau de la lune aurait pu alimenter un tel champ dans le passé, ils n'ont pas compris comment il aurait pu être maintenu pendant si longtemps.

Vers cette fin, l'équipe ARES a examiné plusieurs sources de preuves géochimiques et géophysiques pour imposer des contraintes sur la composition de la carotte. En tant que Kevin Righter, le responsable du laboratoire de pétrologie expérimentale à haute pression du JSC et l'auteur principal de l'étude, expliqué dans un communiqué de presse de la NASA :

"Notre travail relie les contraintes physiques et chimiques et nous aide à comprendre comment la lune a acquis et maintenu son champ magnétique - un problème difficile à résoudre pour tout corps du système solaire interne. Nous avons créé plusieurs compositions de noyaux synthétiques basées sur les dernières données géochimiques de la lune. , et les a équilibrés aux pressions et températures de l'intérieur lunaire."

Spécifiquement, les scientifiques de l'ARES ont réalisé des simulations de l'évolution du cœur dans le temps, basé sur des niveaux variables de nickel, teneur en soufre et en carbone. Cela consistait à préparer des poudres ou du fer, nickel, le soufre et le carbone et les mélanger dans les proportions appropriées - sur la base d'analyses récentes d'échantillons de roche Apollo.

Une fois ces mélanges préparés, ils les ont soumis à des conditions de chaleur et de pression compatibles avec ce qui existe au cœur de la lune. Ils ont également fait varier ces températures et pressions en fonction de la possibilité que la lune ait subi des changements de température au début et à la fin de son histoire - c'est-à-dire plus chaude au début de son histoire et plus froide plus tard.

Ce qu'ils ont découvert, c'est qu'un noyau lunaire composé de fer/nickel contenant une petite quantité de soufre et de carbone – en particulier 0,5% de soufre et 0,375 % de carbone en poids – convenait parfaitement. Un tel noyau aurait un point de fusion élevé et aurait probablement commencé à cristalliser au début de l'histoire de la lune, fournissant ainsi la chaleur nécessaire pour entraîner la dynamo et alimenter un champ magnétique lunaire.

Ce champ se serait finalement éteint après que le flux de chaleur ait conduit le cœur à se refroidir, arrêtant ainsi l'effet dynamo. Non seulement ces résultats fournissent une explication pour toutes les données paléomagnétiques et sismiques que nous avons actuellement sur la lune, il est également cohérent avec tout ce que nous savons sur la composition géochimique et géophysique de la lune.

Avant cela, les modèles de base avaient tendance à placer la teneur en soufre de la lune beaucoup plus haut. Cela signifierait qu'il avait un point de fusion beaucoup plus bas, et aurait signifié que la cristallisation n'aurait pu se produire que beaucoup plus récemment dans son histoire. D'autres théories ont été proposées, allant des forces pures aux impacts fournissant la chaleur nécessaire pour alimenter une dynamo.

Cependant, l'étude de l'équipe ARES fournit une explication beaucoup plus simple, et une qui correspond à tout ce que nous savons sur la lune. Naturellement, des études supplémentaires seront nécessaires avant d'avoir une quelconque certitude sur la question. Sans aucun doute, cela exigera d'abord que les êtres humains établissent un avant-poste permanent sur la lune pour mener des recherches.

Mais il semble que pour le moment, l'un des mystères les plus profonds du système Terre-Lune pourrait enfin être résolu.