Les tourbillons lunaires sont des éléments sinueux de couleur claire à la surface de la lune, suffisamment brillants pour être visibles depuis un télescope de jardin. Certaines personnes pensent qu’ils ressemblent aux coups de pinceau d’une peinture abstraite. Mais il ne s’agit pas de simples fioritures artistiques : des images de la NASA montrent que les vrilles de certains tourbillons lunaires s’étendent sur des centaines de kilomètres.
Les tourbillons lunaires ont défié toute explication simple, mais des modélisations récentes et des données recueillies par des sondes spatiales ont permis de lever le voile sur ce mystère tortueux. Les données montrent que les roches présentes dans les tourbillons sont magnétisées et qu’elles dévient ou redirigent les particules du vent solaire qui bombardent constamment la Lune. Les roches proches sont alors touchées. Au fil du temps, les roches voisines s’assombrissent sous l’effet des réactions chimiques provoquées par les collisions, tandis que les tourbillons restent de couleur claire.
Mais comment les roches des tourbillons lunaires sont-elles devenues magnétisées ? La Lune ne possède pas de champ magnétique aujourd’hui. Aucun astronaute ni rover n’a encore visité un tourbillon lunaire pour enquêter.
« Les impacts pourraient provoquer ce type d’anomalies magnétiques », a déclaré Michael J. Krawczynski, professeur agrégé de sciences de la Terre, de l’environnement et des planètes en arts et sciences à l’Université Washington de Saint-Louis. Il note que les météorites apportent régulièrement des matériaux riches en fer aux zones situées à la surface de la Lune. « Mais il y a certains tourbillons pour lesquels nous ne savons tout simplement pas comment un impact pourrait créer cette forme et cette taille de chose. »
Krawczynski pense qu’il est plus probable que quelque chose d’autre ait localement magnétisé les tourbillons.
« Une autre théorie est qu’il y a des laves sous terre, se refroidissant lentement dans un champ magnétique et créant une anomalie magnétique », a déclaré Krawczynski, qui a conçu des expériences pour tester cette explication. Ses résultats sont publié dans le Journal de recherche géophysique : Planètes.
Krawczynski et l’auteur principal de l’étude, Yuanyuan Liang, qui a récemment obtenu son doctorat en sciences de la Terre, de l’environnement et des planètes en arts et sciences, ont mesuré les effets de différentes combinaisons de chimie atmosphérique et de taux de refroidissement magmatique sur un minéral appelé ilménite pour voir s’ils pouvaient produire un effet magnétisant.
« Les roches terrestres sont très facilement magnétisées car elles contiennent souvent de minuscules morceaux de magnétite, qui est un minéral magnétique », a déclaré Krawczynski. « Beaucoup d’études terrestres axées sur la magnétite ne s’appliquent pas à la Lune, où l’on ne trouve pas ce minéral hypermagnétique. »
Mais l’ilménite, abondante sur la Lune, peut également réagir et former des particules de fer métallique, qui peuvent être magnétisées dans les bonnes conditions, ont découvert Krawczynski et son équipe.
« Les grains plus petits avec lesquels nous travaillions semblaient créer des champs magnétiques plus forts car le rapport surface/volume est plus grand pour les grains plus petits que pour les grains plus gros », a déclaré Liang. « Avec une surface plus exposée, il est plus facile pour les grains plus petits de subir la réaction de réduction. »
« Nos expériences analogiques ont montré que dans des conditions lunaires, nous pouvions créer le matériau magnétisable dont nous avions besoin. Il est donc plausible que ces tourbillons soient causés par du magma souterrain », a déclaré Krawczynski, qui est membre du corps professoral du McDonnell Center for the Space Sciences de l’université.
Déterminer l’origine des tourbillons lunaires est considéré comme essentiel pour comprendre les processus qui ont façonné la surface lunaire, l’histoire d’un champ magnétique sur la Lune et même comment les surfaces des planètes et des lunes affectent généralement l’environnement spatial qui les entoure.
Cette étude permettra d’interpréter les données acquises par les futures missions sur la Lune, notamment celles qui explorent les anomalies magnétiques à la surface lunaire. La NASA a l’intention d’envoyer un rover dans la zone de tourbillon lunaire connue sous le nom de Reiner Gamma en 2025 dans le cadre de la mission Lunar Vertex.
« Si vous voulez créer des anomalies magnétiques par les méthodes que nous décrivons, alors le magma souterrain doit contenir une teneur élevée en titane », a déclaré Krawczynski. « Nous avons vu des indices de cette réaction créant du fer métallique dans les météorites lunaires et dans les échantillons lunaires d’Apollo. Mais tous ces échantillons sont des coulées de lave en surface, et notre étude montre que le refroidissement souterrain devrait améliorer considérablement ces réactions de formation de métaux. »
Pour l’instant, son approche expérimentale est le meilleur moyen de tester les prédictions sur la manière dont la lave invisible pourrait être à l’origine des effets magnétiques des mystérieux tourbillons lunaires.
« Si nous pouvions creuser plus profondément, nous pourrions voir si cette réaction se produit », a déclaré Krawczynski. « Ce serait formidable, mais ce n’est pas encore possible. Pour l’instant, nous sommes coincés avec la surface. »
Plus d’information:
Y. Liang et al, Possibilité d’un magmatisme crustal lunaire produisant un fort magnétisme crustal, Journal de recherche géophysique : Planètes (2024). DOI : 10.1029/2023JE008179