Du nouveau sur l'origine du champ magnétique de la Lune

La Lune possédait probablement son propre champ magnétique il y a des milliards d’années. Son origine est énigmatique mais deux nouvelles hypothèses permettent maintenant de comprendre comment il a pu apparaître sans faire appel à des mouvements de convection thermique dans son noyau.

La Lune aurait généré son propre champ magnétique il y a plus de 3 milliards d’années. Si les images de la sonde lunaire Kaguya nous montrent un astre mort, la Lune devait être beaucoup plus active il y a 4 milliards d’années. À cette époque, sa formation venait juste de prendre fin, quelques centaines de millions d’années auparavant. Nous sommes presque sûrs aujourd’hui que notre satellite est le résultat de l’accrétion de matériaux résultant d’une collision entre la jeune Terre et une petite planète de la taille de Mars, Théia.

Bien que la Lune ait formé un noyau similaire à celui de la Terre, les réserves d’énergies laissées par sa formation étaient insuffisantes pour qu’un mécanisme de dynamo autoexcitatrice, similaire à celui de l’expérience VKS, ait pu générer pendant des centaines de millions d’années le champ magnétique expliquant le paléomagnétisme lunaire.

Deux équipes de chercheurs, dont l’une est franco-belge, viennent cependant de publier deux articles dans lesquels elles avancent deux mécanismes nouveaux susceptibles d’avoir fourni l’énergie nécessaire à l’entretien de courants de matière conductrice dans le noyau de la jeune Lune au début de son histoire.

Le premier article publié dans Nature provient de chercheurs de l’université de Santa Cruz et du California Institute of Technology, le fameux Caltech où enseignait Richard Feynman. Selon eux, la clé de l’énigme de la source d’énergie de la dynamo lunaire doit être recherchée au niveau des forces de marée exercées par la Terre sur la jeune Lune pendant l’Hadéen et au début de l’Archéen. Mais le mécanisme en jeu n’est pas celui chauffant Io, la Lune de Jupiter.

Il y a plusieurs milliards d’années, notre satellite était plus proche de la Terre qui tournait plus rapidement sur elle-même. Les forces de marée mutuelles des deux astres vont faire évoluer cette situation de sorte que la rotation de la Terre va ralentir et que le moment cinétique perdu va être transféré à celui de la Lune autour de la Terre qui va s’éloigner d’elle jusqu’à sa position actuelle où une rotation synchrone a même fini par apparaître.

Au début de ce processus de migration, les forces de marée exercées par la Terre sur la Lune étaient plus fortes. D’après les premières estimations des chercheurs américains, elles auraient engendré des différences de rotations non négligeables entre le noyau de la Lune et son manteau solide. Ces différences de mouvements relatives auraient en quelque sorte agité la partie liquide du noyau lunaire, soutenant pendant un temps le mécanisme de génération d’un champ magnétique par effet dynamo.

Pour l’équipe de chercheurs franco-belges, le scénario publié dans Nature est un peu différent. De grands impacts météoritiques seraient à l'origine de la dynamo primitive de la Lune. Mais à nouveau, une rotation différentielle notable entre le manteau et le noyau de la Lune joue un rôle central. L’effet d’agitation du manteau est similaire sauf qu’il ne prend pas son origine dans une modification des mouvements relatifs du manteau par rapport au noyau (du fait des forces de marée) mais bien des impacts de petits corps célestes sur la Lune.

Il reste encore bien du travail à faire et bien des données à collecter avant de savoir laquelle de ces hypothèses est la bonne. Peut-être les deux mécanismes ont-ils opéré simultanément. Voilà qui ouvre des possibilités fascinantes pour reconstituer l’histoire passée de notre satellite, et de la Terre elle-même, à partir du paléomagnétisme lunaire.