Les chercheurs de Yale ont peut-être résolu une énigme de longue date sur la raison pour laquelle certaines météorites métalliques montrent des traces d’un champ magnétique – une découverte qui pourrait éclairer la formation de dynamos magnétiques au cœur des planètes.
Le magnétisme planétaire est essentiel pour comprendre à la fois la structure interne et l’évolution de nombreux corps célestes. Les noyaux de la Terre, Mercure et deux des lunes de Jupiter, Ganymède et Io, par exemple, génèrent tous des champs magnétiques détectables. Et il y a des traces de magnétisme ancien trouvées sur Mars et la lune de la Terre.
Mais il y a aussi des météorites – de petites roches spatiales qui sont tombées sur Terre – qui contiennent des notes de magnétisme. Les scientifiques disent que certaines météorites de fer portent les restes d’un champ magnétique généré en interne, ce qui ne devrait pas être possible. Bien que l’on pense que les météorites de fer représentent les noyaux métalliques des astéroïdes (petits corps planétaires), ces noyaux ne devraient pas avoir les caractéristiques internes hautement spécifiques nécessaires pour générer et enregistrer simultanément le magnétisme.
Dans une nouvelle étude, les scientifiques de Yale Zhongtian Zhang et David Bercovici proposent que dans certaines conditions, les collisions entre astéroïdes peuvent conduire à la formation d’astéroïdes métalliques capables de générer un champ magnétique et d’enregistrer le magnétisme par leurs propres matériaux. De petits fragments de ces astéroïdes, avec des traces de magnétisme, pourraient tomber sur Terre sous forme de météorites.
L’étude paraît dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.
« J’étais au courant de cette énigme depuis un certain temps », a déclaré Zhang, étudiant diplômé du Département des sciences de la Terre et des planètes de Yale et premier auteur de l’étude. « Quand je suis arrivé à Yale pour la première fois et que j’ai discuté des directions de recherche potentielles avec Dave, l’un des articles qu’il m’a envoyé concernait l’observation du paléomagnétisme dans les météorites de fer. »
Plusieurs années plus tard, Zhang menait des recherches sur ce que l’on appelle les astéroïdes « de tas de décombres », qui sont créés lorsque les forces gravitationnelles provoquent la reformation des fragments de collisions d’astéroïdes dans de nouvelles combinaisons.
Ce travail a inspiré Zhang et Bercovici à se demander si le phénomène de tas de gravats pourrait être pertinent pour la génération d’un champ magnétique.
La modélisation des chercheurs suggère qu’après une collision d’astéroïdes, il est possible que de nouveaux astéroïdes lourds en fer se forment avec un noyau interne froid en tas de gravats entouré d’une couche externe liquide plus chaude. Lorsque le noyau le plus froid commence à tirer de la chaleur de la couche externe et que des éléments plus légers tels que le soufre sont libérés, signalent-ils, cela déclenche la convection, qui à son tour crée un champ magnétique.
Selon leur modèle, ce type de dynamo pourrait générer un champ magnétique pendant plusieurs millions d’années, ce qui serait suffisamment long pour que sa présence soit détectée dans les météorites de fer par les scientifiques des milliards d’années plus tard.
« Il y a plusieurs pièces dans ce puzzle pour lesquelles Zhongtian a conçu une solution créative et intelligente », a déclaré Bercovici, professeur Frederick William Beinecke de sciences de la Terre et des planètes à la Faculté des arts et des sciences de Yale.
« Par exemple, l’idée d’un noyau de tas de gravats revient vraiment à laisser tomber des glaçons dans un métal en fusion », a déclaré Bercovici. « Ils ne peuvent pas être trop grands ou trop petits. Mais il existe une taille optimale qui est juste assez petite pour refroidir dans l’espace, mais qui s’enfonce également assez rapidement dans le métal fondu et s’empile au centre pour former un noyau interne comme celui de la Terre. , au moins pour un petit moment. »
Plus d’information:
Zhongtian Zhang et al, Génération d’un champ magnétique mesurable dans un astéroïde métallique avec un noyau de tas de gravats, Actes de l’Académie nationale des sciences (2023). DOI : 10.1073/pnas.2221696120