Evolution temporelle du champ magnétique lunaire

Temporal evolution of the lunar magnetic field

• Auteur / Autrice : Camille Lepaulard
• Direction : Jérôme Gattacceca
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 28/11/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (Aix-en-Provence ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Mireille Perrin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marck Wieczorek, Pierre Rochette
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sonia Tikoo, France Lagroix

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géologie lunaire

Paléomagnétisme

Mots clés libres

Échantillons Apollo

Champ magnétique lunaire

Dynamo

Paléomagnétisme

Magnétisme des roches

Apollo samples

Lunar magnetic field

Dynamo

Paleomagnetism

Rock magnetism

Résumé

Il est établi que la Lune a eu par le passé un champ généré par une dynamo interne. Cependant, les mécanismes à l’origine et permettant le maintien de la dynamo sont encore mal connus. La durée de ce champ magnétique est encore débattue. Mon travail de thèse a consisté tout d’abord à une caractérisation magnétique (aimantation naturelle et susceptibilité magnétique) d’une grande partie de la collection Apollo avec l’étude de 161 roches. J'ai utilisé le rapport aimantation naturelle sur susceptibilité comme indicateur grossier de la paléointensité. Ces résultats, cohérents avec les deux grandes époques du champ magnétique lunaire (époque de fort champ avant ~3.5 Ga et champ faible ensuite), ont permis de sélectionner des échantillons pour des analyses paléomagnétiques détaillées en laboratoire qui ont constitué la suite de mon travail. J’ai ainsi étudié l’aimantation naturelle de 25 échantillons Apollo et 2 météorites lunaires. Différentes techniques ont permis d’obtenir 8 valeurs de paléointensités (1-47 µT) et 7 limites supérieures de paléointensité (< 30 µT). Ces données, couplées aux âges radiométriques (existants et nouvellement acquis), retracent l’évolution du champ de surface lunaire au cours du temps. Les résultats corroborent l’existence d’une période de champ fort (4-3.5 Ga) et prolongent cette période jusqu’à environ 3 Ga. Les paléointensités > 1 µT que nous obtenons jusqu’à 0.1 Ga indiquent un arrêt très tardif de la dynamo. De plus, de faibles paléointensités sont obtenues dans l’époque de champ fort, suggérant une valeur de champ moyen plus faible que proposé dans la littérature. Cette étude permet de mieux contraindre l'évolution de ce champ lunaire.

It is admitted that the Moon used to have a magnetic field, generated by an internal dynamo. However, the mechanisms responsible for the dynamo and its preservation are still poorly known today. The lifetime of the magnetic field is also debated. My thesis was focused first on the magnetic characterization (natural magnetization and magnetic susceptibility) of a large part of the Apollo collection, with the study of 161 Apollo rocks. I used the ratio of the natural magnetization to the magnetic susceptibility to obtain an approximate indicator of paleointensity. Results of this ratio were coherent with the two major epochs determined in the lunar magnetic field (high field epoch before ~3.5 Ga and a weak field epoch after) and allowed me to select samples for detailed paleomagnetic analyses in another part of my thesis. Then, I studied in laboratory the natural magnetization of 25 Apollo samples and 2 lunar meteorites. Different methods were used to obtain 8 paleointensities values (between 1 and 47 µT) and 7 upper limits of paleointensity (< 30 µT).These data were coupled with radiometric ages to trace the evolution of the lunar surface field over time. These results corroborate the existence of a strong field epoch (4-3.5 Ga) and extend this epoch until ~3 Ga. Paleointensities of values > 1 µT obtained until 0.1 Ga indicates a very late interruption of the dynamo. Weak paleointensities were obtained in the high field epoch, suggesting a value of average field lower than previously proposed in literature. This study allows to better constrain the temporal evolution of the lunar magnetic field.