Magnétisme lunaire Jérôme Gattacceca, Pierre Rochette, Cécile Cournède, Yoann Quesnel CEREGE,...
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Magnétisme lunaire
Jérôme Gattacceca, Pierre Rochette, Cécile Cournède, Yoann Quesnel
CEREGE, Aix-en-Provence
congrès PNP, Paris, 1/10/2014
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Intérêt du magnétisme lunaire
- Les champs magnétiques actuels peuvent être interprétés en terme d’activité géologique
- La connaissance des champs magnétiques anciens permet de contraindre notre compréhension de l’intérieur de la Lune et de son évolution au cours du temps
- Les contraintes issues de l’observation de ces champs magnétiques doivent être pris en compte dans les modélisations de la dynamo lunaire et alimente ainsi la théorie de génération des dynamos
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Le magnétisme en pointe
Luna 1 (1959)
Luna 1 (1959) et Explorer 35 (1967): champs indétectables, au moins 10 000 fois plus faibles que le champ terrestre. Pas de champ global aujourd’hui.
Lune trop petite pour avoir un champ de dynamo ?
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Magnétomètres de surface Apollo
Magnétomètres des subsatellites Apollo
Magnétomètre Lunar Prospector
Réflectométrie d’électrons
Echantillons Apollo
météorites lunaires
Données magnétiques lunaires
Champ magnétique
AimantationPropriétés magnétiques
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La surprise du programme Apollo
Les basaltes lunaires sont aimantés
Basalte Apollo 11 (#10069)
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Champs de surfacefaibles et localisés(2 to 300 nT)
Pas de champ globlalOrigine rémanente
Pas de corrélation évidente avec la géologie
face visible face cachée
Mécanisme d’aimantation ?
Origine du paléochamp ?
La comparaison avec Mars (champ rémanent de surface jusqu’à plusieurs centaines de µT) est trompeuse
200 kmaltitude
Lillis et al. 2008 Icarus
Champ crustal
Le contenu ferromagnétique de la plupart des roches lunaires est si faible qu’elles ne créent pas de signal magnétique mesurable à l’altitude des satellites même si elles sont aimantées
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Origine du paléochamp
Noyau métalliqueet dynamo ?
Champs généréspar impact ?
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La lune a un noyau métalliqe(sismique, moment inertie, champ induit...)
mais a-t-elle une dynamo ?
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Anomalies essentiellement antipodales aux bassins d’impact
Mitchell et al., 2008
0 90 E 180 90 W 0
+60
-60
0
0
250
B (nT)
Lati
tud
e (
°)
Longitude (°)
Imbrium
Serenitatis
Crisium
Orientale
Répartition des anomalies magnétiques
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Modèle d’aimantation antipodale
Expansion d’un nuage de plasma compresse et amplifie le champ ambiant aux antipodes
Lon HoodUniversity Arizona
La convergence des ondes sismiques et la concentration des éjectats permet d’aimanter (par choc ou chauffe)
numerical modeling
Artemieva et al. 2008
Est-ce bien raisonnable ?
after Hood and Huang, 1991
t=0 s t=120 s
t=2400s t=3600s
champ
mécanismed’aimantation
PAS BESOIN DE DYNAMO
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Données préliminaires sur un basalte jusqu’à 0.05 GPa seulement [Nagata et al., 1972]
Expériences sur les sols : lithification et aimantation par choc jusqu’à 20 GPa [Fuller et al., 1974]
Pas de données sur l’acquisition d’aimantation par choc des roches lunaires
Can the lunar crust be magnetized
by
shock: Experimental groundtruthGattacceca et al. 2010 EPSLfinancé à 100% par le PNP
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Laser
basalte
basaltes Apollo 14053, 15555, 15556, 70215 (cubes ~1 cm3)
Pression 0.2 - 1 GPa, champ magnétique 100 - 400 µTnon destructif: 50 tirs (24 sur 70215)
Simulation expérimentale : chocs laser
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70215 après choc à 2.5 GW/cm2
15556 avant le choc
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jusqu’à 2 GPa en cellule de pression non magnétique
Ø30 mm
2 basaltes Apollo2 météorites (Highland rocks)
Expériences hydrostatiques
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modèle d’acquisition d’aimantation en fonction
du champ magnétique et de la pression
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Nos expériences imposent une condition sur les propriétés magnétiques intrinsèques des roches lunaires : aimantation rémanente à saturation Mrs > 2.5 10-2 Am2/kg
Can the lunar crust be magnetized by shock?
Très peu de roches Apollo satisfont cette condition ...mais 40% des météorites lunaires le font : brèches d’impact et de régolite.
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Can the lunar crust be magnetized by shock?
Hood etArtemieva, 2008
2500 km Ø
Oui si les roches aux antipodes sont des brèches d’impact ou de régolite
Mais attention, cela ne peut expliquer que certaines anomalies magnétiques et pas les aimantations mesurées dans les échantillons Apollo !
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Paléomagnétisme lunaire
limite théorique modèles
convectio
n?
pre
cessio
n
imp
acts
core crystallization?
Apollo eraLawrence et al. 2008now
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100 échantillons mesurés (35 kg)traitement des données en cours => AGU 2014
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projet MagLune
financé par l’ANR 2015-2019
CEREGE + MIT(Gattacceca + Weiss)
IPGP(Wieczorek)
ISTerre(Cébron)
paléomagnétismechamp
magnétiquemodélisation
dynamo