Les roches d'Apollo expliquent le débat sur le champ magnétique de la Lune

Le débat sur l'intensité du champ magnétique de la Lune est né car les échantillons des missions Apollo ont présenté des preuves contradictoires de champs à la fois forts et faibles au cours de son histoire primitive, il y a 3,5 à 4 milliards d'années. Les chercheurs se sont disputés pour savoir si la Lune maintenait un champ continuellement fort ou faible, car les données paléomagnétiques de ces échantillons indiquaient des intensités allant jusqu'à 100 microteslas par moments, mais beaucoup plus faibles par ailleurs. La résolution est venue de la reconnaissance du fait que les atterrissages d'Apollo ont eu lieu dans des régions riches en titane qui ont préservé de rares et brèves poussées de magnétisme intense n'ayant duré que quelques milliers d'années, plutôt que de représenter le champ faible typique sur la majeure partie de l'histoire lunaire.

Pendant plus de cinquante ans, la communauté scientifique a été divisée par le « paradoxe magnétique lunaire », une énigme découlant des roches rapportées lors du programme Apollo entre 1969 et 1972. Alors que certains échantillons suggéraient que la Lune primitive possédait un bouclier magnétique aussi puissant que celui de la Terre, d'autres données indiquaient un champ si faible qu'il était presque inexistant. Comprendre cette histoire magnétique est essentiel car elle offre une fenêtre sur l'évolution thermique et le taux de refroidissement du noyau lunaire. Une nouvelle étude de l'Université d'Oxford, publiée dans Nature Geoscience le 26 février 2026, réconcilie enfin ces points de vue opposés en démontrant que les deux parties au débat observaient différentes phases d'une dynamo magnétique « vacillante ».

Comment la teneur en titane des roches lunaires a-t-elle affecté les enregistrements du champ magnétique ?

La teneur élevée en titane des roches lunaires, en particulier des basaltes des mers, leur a permis de mieux enregistrer et préserver les preuves de brèves et fortes poussées du champ magnétique. Les échantillons contenant plus de six pour cent de titane montraient systématiquement un magnétisme fort, tandis que ceux en contenant moins indiquaient des champs faibles. Cette composition riche en titane, liée à des épisodes de fusion à l'interface noyau-manteau de la Lune, a provoqué à la fois la formation de roches et le renforcement temporaire du champ.

L'équipe de recherche, dirigée par la professeure associée Claire Nichols du Département des sciences de la Terre de l'Université d'Oxford, a utilisé des techniques paléomagnétiques modernes pour réexaminer la composition chimique des basaltes des mers. Leur analyse a révélé une corrélation frappante : chaque échantillon lunaire ayant enregistré un champ magnétique de haute intensité était également enrichi en titane. À l'inverse, les roches contenant moins de 6 % en poids de titane étaient universellement associées à de faibles signatures magnétiques. Cette découverte suggère que la production de roches volcaniques à forte teneur en titane et la génération d'un champ magnétique puissant étaient des symptômes du même processus géologique interne.

Des mesures spécifiques au sein de l'étude indiquent que ces roches à haute teneur en titane ont capturé des impulsions de magnétisme qui étaient l'exception plutôt que la règle. Selon la professeure Nichols, les échantillons d'Apollo sont biaisés vers des événements extrêmement rares qui n'ont duré que quelques milliers d'années. Historiquement, ces brèves fenêtres de haute activité ont été interprétées à tort comme représentant une époque stable de 500 millions d'années de l'histoire lunaire. En réalité, le bouclier magnétique de la Lune était probablement faible pendant la grande majorité de son existence, n'augmentant d'intensité que lorsque des conditions thermiques spécifiques étaient réunies au plus profond de son intérieur.

Mécanique d'un noyau vacillant

Le noyau de la Lune fonctionnait comme une dynamo intermittente où la fusion de matériaux riches en titane à l'interface noyau-manteau déclenchait des sursauts d'activité magnétique de courte durée. Contrairement au champ magnétique constant et durable de la Terre, la version lunaire était alimentée par un refroidissement épisodique et un basculement du manteau. Ces événements généraient un champ qui était parfois plus fort que celui de la Terre, mais qui ne durait généralement pas plus de 5 000 ans avant de revenir à un état dormant ou faible.

Cette explication mécanique répond à la raison pour laquelle de nombreux scientifiques étaient sceptiques quant à l'existence d'un champ lunaire puissant. Le noyau de la Lune est relativement petit — ne représentant qu'environ un septième de son rayon total — ce qui, selon la théorie standard de la dynamo, devrait rendre difficile le maintien d'un bouclier magnétique puissant. Cependant, les chercheurs de l'Université d'Oxford suggèrent que la subduction ou la descente de minéraux riches en titane vers le noyau a fourni l'agitation thermique nécessaire pour « relancer » temporairement la dynamo. Ce mécanisme a permis l'existence d'un bouclier vacillant qui a protégé la surface du rayonnement solaire lors de brèves et intenses poussées il y a entre 3,5 et 4 milliards d'années.

La persistance du débat était largement le résultat d'un biais d'échantillonnage inhérent aux missions Apollo. Comme les régions des mers de la Lune sont relativement plates et sûres pour l'alunissage, les astronautes ont naturellement collecté une quantité disproportionnée de basaltes des mers. Le coauteur et professeur associé Jon Wade note que si les missions avaient atterri ailleurs, les scientifiques auraient probablement conclu que la Lune n'avait jamais eu de champ magnétique puissant du tout. Les modèles de l'équipe confirment qu'un ensemble d'échantillons aléatoires provenant de toute la surface lunaire manquerait presque certainement des roches rares et riches en titane qui ont enregistré ces événements magnétiques uniques.

Que révéleront les futures missions Artemis sur le champ magnétique de la Lune ?

Les futures missions Artemis collecteront des échantillons dans diverses régions lunaires au-delà des sites d'Apollo riches en titane, fournissant un ensemble de données plus large pour confirmer l'histoire magnétique intermittente de la Lune. En échantillonnant des zones aux compositions géologiques différentes, les chercheurs pourront tester l'hypothèse de la corrélation avec le titane et établir une chronologie plus précise de la dynamo lunaire. Cela aidera à déterminer si l'état « vacillant » était un phénomène global ou localisé à des provinces volcaniques spécifiques.

Le programme Artemis offre une occasion unique de trouver des anomalies magnétiques qui conservent encore des signatures anciennes dans des zones que les astronautes d'Apollo n'ont jamais atteintes. Le Dr Simon Stephenson, coauteur de l'étude, souligne que l'équipe est désormais en mesure de prédire quels types de roches préserveront des intensités de champ spécifiques. En ciblant des régions pauvres en titane, les explorateurs d'Artemis peuvent fournir le « groupe témoin » nécessaire pour prouver que l'histoire magnétique de la Lune a été principalement calme, ponctuée seulement par les poussées violentes alimentées par le titane identifiées par l'équipe d'Oxford.

Alors que les scientifiques envisagent d'établir une présence à long terme sur la Lune, comprendre ces anciennes signatures magnétiques est plus qu'une question de curiosité historique. L'étude, intitulée « An intermittent dynamo linked to high-titanium volcanism on the Moon », publiée dans Nature Geoscience, clôt effectivement un chapitre majeur de la science lunaire tout en ouvrant de nouvelles portes à la prochaine génération d'explorateurs. En revisitant les échantillons historiques avec la technologie du XXIe siècle, l'Université d'Oxford a démontré que les secrets du système solaire sont souvent cachés dans les roches mêmes que nous étudions depuis des décennies.

• Recherche principale : University of Oxford, Department of Earth Sciences
• Publication : Nature Geoscience, 26 février 2026
• Principales conclusions : Les événements magnétiques intenses étaient rares (environ 5 000 ans) et liés au volcanisme riche en titane.
• Impact : Résout le conflit de 50 ans entre les théories de champ magnétique lunaire fort et faible.