Ce que nous apprend la première explosion nucléaire sur la formation de la Lune

Ces verres « anthropogéniques », appelés Trinitites, ont été l’objet d’une étude menée par une équipe de l’IPGP composée de James Day et Frédéric Moynier publiée le 8 février dans la revue Science Advances. Les auteurs de cette étude ont mesuré les différences de compositions chimiques entre le sable « arkosique » de départ et les verres silicatés obtenus pour étudier les conséquences de l’explosion dont les conditions de pressions et températures (équivalente à 20 000 tonnes de TNT) sont proches de celles qui régnaient à la surface des planètes lors de leur formation.

Les études antérieures montrent en effet que les abondances en éléments et composés volatils, acquises lors des premiers stades de l’évolution du système solaire, varient largement selon les planètes. La Lune est par exemple largement appauvrie en éléments volatils par rapport à la Terre, probablement suite à sa formation lors d’un impact géant à la surface de la Terre. Mais les conditions de pressions et températures extrêmes régnants lors d’impacts géants rend difficile l’expérimentation et la reproduction en laboratoire des résultats mesurés sur des échantillons naturels.

L’étude de la composition chimique, et plus spécifiquement des éléments volatils, d’échantillons de ces « trinitites » prélevés entre 10 et 200 m du site de l’explosion, montre que les verres formés au plus près de la détonation sont appauvris en éléments volatils, comme le Zn, et enrichis en isotopes lourds, par rapport aux échantillons formés plus loin.

Ces résultats montrent donc, de manière non équivoque, que les processus d’évaporation à hautes températures, similaires à ce qui c’est passé lors de la formation des planètes et de la Lune, conduisent à la perte d’éléments volatils et à l’enrichissement en isotopes lourds dans le matériel résiduel.

De plus le degré d’appauvrissement en volatils dans les verres silicatés obtenus, estimé lors de cette étude sur le site de Trinity, est similaire aux taux d’appauvrissement en volatils des échantillons lunaires et permet donc de mieux comprendre comment les volatils ont été redistribués lors de la formation de la Lune.

Enfin, il est important de noter que cette étude a permis d’obtenir des résultats nouveaux et scientifiquement importants à partir d’échantillons produits lors d’un évènement historique majeur qui s’est produit il y a 70 ans et qui a changé l’humanité pour toujours.

Réf : James M. D. Day, Frédéric Moynier, Alex P. Meshik, Olga V. Pradivtseva, Donald R. Petit, Evaporative fractionation of zinc during the first nuclear detonation, Sci. Adv. 2017