Pendant des milliards d'années, le champ magnétique terrestre a guidé de minuscules particules de son atmosphère vers la Lune, selon une nouvelle recherche. Ce processus explique l'excès de composés volatils dans les échantillons de la mission Apollo et suggère que la surface lunaire conserve l'histoire atmosphérique de la Terre. Ces découvertes pourraient aider l'exploration lunaire future en mettant en lumière des ressources potentielles sur la Lune.
Une nouvelle recherche de l'Université de Rochester révèle que le champ magnétique terrestre, plutôt que de le bloquer, a facilité le transfert de particules atmosphériques vers la Lune pendant des milliards d'années. Publiée dans Communications Earth & Environment en 2025, l'étude remet en question les hypothèses antérieures et utilise des simulations informatiques pour démontrer comment le vent solaire interagit avec l'atmosphère terrestre.
Les roches lunaires et le sol des missions Apollo des années 1970 contiennent des composés volatils tels que l'eau, le dioxyde de carbone, l'hélium, l'argon et l'azote dans le régolithe. Bien que certains proviennent du vent solaire, les quantités —en particulier l'azote— excèdent ce que les sources solaires seules pourraient fournir. En 2005, des scientifiques de l'Université de Tokyo ont suggéré que ceux-ci provenaient de l'atmosphère primitive de la Terre, avant la formation du champ magnétique qui aurait supposedly empêché l'échappement.
L'équipe de Rochester, incluant l'étudiant diplômé Shubhonkar Paramanick, le professeur Eric Blackman, le professeur John Tarduno et le scientifique computationnel Jonathan Carroll-Nellenback, a modélisé deux scénarios : une Terre primitive sans champ magnétique et un vent solaire plus fort, versus la Terre moderne avec son champ protecteur et un vent solaire plus faible. Leurs simulations ont montré que le transfert de particules est plus efficace aujourd'hui, le vent solaire délogeant des particules chargées de la haute atmosphère qui voyagent ensuite le long des lignes du champ magnétique s'étendant jusqu'à l'orbite lunaire.
«En combinant les données des particules préservées dans le sol lunaire avec la modélisation computationnelle de l'interaction du vent solaire avec l'atmosphère terrestre, nous pouvons retracer l'histoire de l'atmosphère terrestre et de son champ magnétique», déclare Eric Blackman, professeur au Département de Physique et d'Astronomie.
Cet échange continu implique que le sol lunaire agit comme une archive du passé climatique et évolutif de la Terre. Il pointe également des avantages pratiques : des composés volatils comme l'eau et l'azote pourraient soutenir les astronautes, facilitant la logistique pour des séjours de longue durée.
«Notre étude pourrait également avoir des implications plus larges pour comprendre l'échappement atmosphérique précoce sur des planètes comme Mars», ajoute Paramanick, notant que Mars avait autrefois un champ magnétique similaire et une atmosphère plus épaisse.
Le travail a été financé par la NASA et la National Science Foundation.