La Lune n'a pas eu de champ magnétique global depuis des milliards d'années, mais apparemment personne n'a prévenu les roches. Des traces d'un magnétisme ancien restent enfermées dans le sol lunaire, et les scientifiques viennent de trouver quelque chose dans les échantillons de Chang'e-6 qu'ils appellent — et nous citons ici — un « minuscule fossile magnétique ».

Des chercheurs analysant du fer métallique à l'intérieur de verre d'impact provenant du sol lunaire de Chang'e-6 ont identifié pour la première fois du γ-Fe cubique à faces centrées dans des échantillons lunaires naturels. Pour ceux qui suivent le score à la maison, il s'agit d'une structure cristalline spécifique du fer qui n'existe normalement qu'à haute température, ce qui rend sa présence à la surface de la Lune à peu près aussi attendue que de trouver une boule de neige dans un four.

L'étude a été dirigée par le professeur Haifeng Du du Laboratoire des champs magnétiques élevés à l'Institut des sciences physiques de Hefei (HFIPS) de l'Académie chinoise des sciences (CAS). Les résultats ont été publiés dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) le 16 septembre.

« Ce minuscule fossile magnétique pourrait nous aider à mieux comprendre l'histoire magnétique ancienne de la Lune », a déclaré le Dr Long Li du HFIPS, membre de l'équipe, probablement en tenant un très petit flacon de poussière très ancienne.

Pour examiner les échantillons, les chercheurs ont utilisé la préparation par faisceau d'ions focalisés, la microscopie électronique à transmission et l'analyse chimique. Ces techniques ont révélé de nombreuses particules de fer nanométriques intégrées dans le matériau vitreux. Un examen plus approfondi a montré que certaines particules consistaient en γ-Fe cubique à faces centrées. En fait, le γ-Fe était la forme dominante de fer dans les deux échantillons de verre d'impact étudiés — ce qui est l'équivalent scientifique de se présenter à une fête dans une tenue que personne ne s'attendait à voir.

Dans des conditions normales, le γ-Fe n'est stable qu'à haute température. Lorsque le matériau refroidit, il se transforme généralement en une autre forme connue sous le nom d'α-Fe. Mais les chercheurs ont trouvé des preuves que les conditions inhabituelles produites par les impacts sur la Lune pourraient permettre au γ-Fe de survivre à la surface lunaire. Ils ont proposé plusieurs facteurs pouvant aider à stabiliser la structure, notamment de petites quantités de carbone et d'autres éléments, le refroidissement rapide du matériau fondu créé lors d'un impact, et la protection par la matrice vitreuse environnante. En d'autres termes : la Lune a accidentellement inventé une capsule temporelle magnétique, puis l'a oubliée.

L'équipe a également utilisé l'holographie électronique hors axe pour étudier le comportement magnétique des nanoparticules individuelles de γ-Fe. Ils ont découvert que des particules de γ-Fe relativement grandes pouvaient former un état magnétique stable à vortex unique et conservaient une réponse magnétique cohérente lorsqu'elles étaient exposées à un champ magnétique externe. Cette stabilité suggère que le γ-Fe pourrait agir comme un enregistreur d'informations magnétiques jusqu'alors non reconnu dans le matériau lunaire, préservant des indices sur les conditions qui existaient pendant le passé de la Lune.

La découverte élargit la variété connue de minéraux magnétiques trouvés dans les échantillons lunaires. Parce que le γ-Fe et l'α-Fe se forment dans des conditions différentes et se comportent différemment magnétiquement, chacun pourrait potentiellement enregistrer des informations provenant d'étapes distinctes des événements d'impact lunaires. Des recherches futures seront nécessaires pour déterminer exactement combien ces minéraux peuvent révéler sur l'ancien champ magnétique de la Lune et comment ce champ a évolué au fil du temps — car la Lune, comme toujours, ne rend pas cela facile.

Matériaux fournis par le siège de l'Académie chinoise des sciences. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.