Depuis des siècles, un mystère se cache à la surface de la Lune : des tourbillons lumineux et sinueux qui s’étendent sur des milliers de kilomètres carrés du paysage lunaire, visibles à travers des télescopes depuis la Terre mais qui défient toute explication. Aujourd’hui, enfin, les scientifiques commencent à les comprendre – et il s’avère qu’ils sont plus étranges que quiconque aurait pu l’imaginer. Ces énigmatiques « tourbillons lunaires » sont le résultat d’anciens champs de force souterrains qui protègent la Lune des barrages de particules subatomiques projetées par le Soleil. Chaque tourbillon est une couverture sinueuse de roches immaculées entrelacées de matériaux noircis et irradiés.
Si la plupart des caractéristiques de la Lune sont nettes et rugueuses, les tourbillons lunaires sont plutôt lisses et vaporeux, comme des cirrus peints à la surface. Ils sont également répandus ; certains apparaissent dans Mare Marginis (du latin « mer au bord », car depuis la Terre, elle apparaît sur le bord le plus oriental de la face de la Lune), tandis qu’un autre, Reiner Gamma, se trouve à des milliers de kilomètres à l’ouest. On les voit à la fois dans les mers de plaine lisses et sombres (du latin « mers », ce à quoi elles ressemblent vaguement à l’œil nu terrestre) et dans les hautes terres fortement cratérisées, ce qui suggère qu’ils ne sont associés à aucune caractéristique particulière. Comme ils sont plus brillants que les mers sombres, qui sont des plaines de lave basaltique sombre inondée, les tourbillons lunaires sont plus faciles à repérer dans ces régions.
Les observateurs ont compris depuis longtemps que les tourbillons ne projettent pas d’ombres, et qu’il ne peut donc s’agir d’éléments topographiques tels que des collines ou des vallées. Ils ressemblent plutôt à ce que l’on obtiendrait si des nuages s’effondraient à la surface, bien que sans une atmosphère appréciable, ce n’est pas possible sur la luneEt même si un tel « effondrement des nuages » était possible là-bas, des observations plus récentes des tourbillons lunaires indiquent qu’ils sont faits du même matériau que leur environnement : ils sont pas matière superposée mais faisant plutôt partie de la surface préexistante.
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Reiner Gamma est l’un des tourbillons lunaires les plus grands et les mieux étudiés ; il s’agit d’un ovale aplati, semblable à un œil fixe, de plus de 100 kilomètres de large, avec deux longues queues fines s’étendant de chaque côté sur des centaines de kilomètres supplémentaires. Il est donc suffisamment grand pour être vu même dans de petits télescopes, et en fait je l’ai vu avec le mien! J’ai été étonné à l’époque qu’une caractéristique si belle et si visible puisse encore échapper à toute explication.
Photographie de Reiner Gamma, un « tourbillon lunaire » situé près du bord droit de la lune. Elle a été prise à l’aide d’un télescope de 20 cm et d’un appareil photo de téléphone.
La remarquable luminosité des tourbillons lunaires s’avère être un indice crucial pour expliquer ce qu’ils sont et d’où ils viennent. La matière à la surface s’assombrit au fil du temps sous l’effet des radiations solaires. En règle générale, tout ce qui est plus brillant sur la Lune est plus jeune. Par exemple, observez les « rayons » brillants et plumeux de matière relativement fraîche qui s’éparpillent autour de cratères géants tels que Tychoqui s’est formée il y a environ 100 millions d’années. C’est pratiquement hier en termes lunaires car la surface de la Lune est vieille de plusieurs milliards d’années et essentiellement statique par rapport à celle de la Terre !
À l’époque d’Apollo, les scientifiques ont émis l’hypothèse que ces tourbillons pourraient être des matériaux crachés par un volcanisme récent. Mais les cartes du champ magnétique de la lune (réalisé à partir de données provenant de Apollon 15 et 16) ont montré que les tourbillons coïncidaient tous avec des régions de magnétisme légèrement plus fort, indiquant une origine différente et plus compliquée. Comprendre comment cela est lié à leur luminosité nécessite une incursion rapide dans l’histoire lunaire et la géophysique des champs magnétiques.
Contrairement à la Terre, la Lune ne possède pas aujourd’hui de champ magnétique global. Il y a des milliards d’années, elle en possédait un faible, alors qu’elle était encore en fusion, mais celui-ci s’est rapidement estompé lorsque la Lune s’est refroidie. Cependant, lorsque les roches se sont solidifiées à la surface, elles ont pu conserver une partie de ce magnétisme éphémère, créant des régions localisées plus durables avec un champ magnétique un peu plus fort. Étant donné leur origine ancienne, ces champs sont appelés « reliques » et beaucoup sont associés à des tourbillons lunaires.
La véritable raison de cette association est devenue claire il y a environ une décennie, lorsque les scientifiques ont publié les résultats de Nature Communications qui a montré que les champs reliques autour des tourbillons, aussi faibles soient-ils, peuvent encore être suffisamment forts pour légèrement dévier le vent solaire Le vent lunaire est composé de particules subatomiques provenant du soleil, et les trajectoires des particules chargées électriquement, comme les électrons et les protons, peuvent être modifiées par des champs magnétiques. Lorsque les champs résiduels sont plus forts, les particules s’écartent sur le côté, assombrissant le sol où elles tombent et laissant des motifs curieusement ondulés sur la surface plus vierge et protégée magnétiquement.
Il est donc surprenant que la règle empirique lunaire selon laquelle « plus brillant » signifie « plus jeune » ne soit pas toujours vraie. Parfois, « plus brillant » signifie plutôt que quelque chose évite les effets vieillissants du rayonnement cosmique.
Je me souviens avoir lu ce document de recherche avec plaisir, un sourire grandissant sur mon visage. Star Trek Le fan en moi était ravi : les tourbillons lunaires existent parce que notre lune avait boucliers déflecteurs—champs de force !
Vous vous demandez peut-être maintenant : bien sûr, les tourbillons sont de nature magnétique. Mais pourquoi sont-ils longs et sinueux ? En 2018, d’autres recherches ont montré que la source des champs magnétiques créant les tourbillons doit être peu profondeà moins de trois kilomètres sous la surface. Cela suggère que les tourbillons tracent des caractéristiques géologiques enfouies formées par un ancien volcanisme lunaire : des tubes de lave, des rainures et des digues. Les rainures sont de longues ravines peu profondes creusées par la lave qui coule. Parfois, en refroidissant, la lave qui coule forme un toit de roche solide, formant un tube de lave souterrain. Certains tourbillons se trouvent à proximité de tubes de lave : Mare Ingenii (« Mer de l’intelligence ») présente des tourbillons et des fosses à la surface qui indiquent des tubes de lave en dessousLes digues sont des structures géologiques où le magma s’introduit et se refroidit entre des couches de roche préexistantes, créant d’énormes structures en forme de feuille.
Si la roche de ces structures possède un champ magnétique résiduel, elle peut créer des tourbillons à la surface. En 2024, une équipe de scientifiques a publié un article dans Journal de recherche géophysique : Planètes montrant que les dépôts d’ilménite, un minéral commun dans le magma lunaire, pourraient augmenter l’abondance locale d’éléments tels que le fer et le nickel dans les digues, amplifiant la quantité de magnétisme à cet endroit.
Bien que cela donne une bonne image globale des tourbillons et de la façon dont ils se sont formés, des questions restent bien sûr sans réponse. Un autre article publié dans le Journal des sciences planétaires indique qu’il y a est quelques variation topographique des tourbillons; en moyenne, les régions les plus claires des tourbillons ont tendance à être quelques mètres plus basses en altitude que les zones sombres. On ne sait pas encore exactement pourquoi cela pourrait être le cas, et dans leur article, les scientifiques notent que la source ultime de la décoloration n’a pas été identifiée. de manière concluante Bien que le vent solaire reste un candidat sérieux, d’autres modèles suggèrent que la coloration différentielle proviendrait de matériaux dispersés par des comètes ou de grains de poussière chargés d’électricité statique soulevés par de minuscules impacts de micrométéorites, qui seraient ensuite triés par les champs magnétiques reliques de la lune.
Pour moi, le véritable message de l’histoire complexe des tourbillons lunaires est assez simple : la Lune est littéralement l’objet céleste le plus proche de la Terre dans tout l’univers, et pourtant il y a encore tant de choses que nous ne comprenons pas. C’est un motif d’enthousiasme, pas de consternation. À mesure que nous explorerons la Lune plus en détail – peut-être même en personne, en nous appuyant sur nos premières incursions sur place il y a plus d’un demi-siècle – nous aurons l’occasion de résoudre davantage de ses mystères, y compris ceux qui nous intriguent au grand jour.
