La première explosion nucléaire: un test pour la théorie de la formation de la Lune

L'analyse comparative des compositions chimiques des sables d'origine de Trinity (Nouveau Mexique, USA) et de ceux vitrifiés lors de la première explosion nucléaire jamais réalisée par l'homme a permis à deux chercheurs de l'Institut de physique du globe de Paris (IPGP / CNRS / Université Paris Diderot / Université La Réunion) de tester la théorie de la formation de la Lune. Et celle-ci en est ressortie confortée !

Les études antérieures montrent que les abondances en éléments et composés volatils acquises par les roches 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. La théorie selon laquelle la Lune aurait été formée lors d'un impact géant à la surface de notre planète pourrait expliquer cet appauvrissement mais les conditions extrêmes de pression et température générées lors de tels impacts rendent difficile l'expérimentation et la reproduction en laboratoire des résultats mesurés sur des échantillons naturels. Alors comment faire ?

Il s'avère que lors de la première explosion nucléaire, au site test de Trinity (Nouveau Mexique, USA), le 16 juillet 1945 ("test" ayant ensuite mené aux explosions atomiques d'Hiroshima et Nagasaki), les conditions de pression et de température de cette explosion (équivalente à 20 000 tonnes de TNT) étaient proches de celles qui régnaient à la surface des planètes lors de leur formation et qu'elles ont conduit à "vitrifier" une partie du sable environnant. Deux chercheurs de l'IPGP ont donc décidé d'étudier les conséquences de cette explosion sur ces sables et pour cela de mesurer les différences de compositions chimiques entre le sable "arkosique" d'origine et les verres silicatés "anthropogéniques", appelés trinitites, laissés par l'explosion.

L'étude de la composition chimique, en particulier en éléments volatils, d'échantillons de ces "trinitites" prélevés entre 10 et 200 m du site de l'explosion montre que les verres formés près de la détonation sont appauvris en éléments volatils (comme le zinc) et enrichis en isotopes lourds par rapport aux verres formés plus loin. Ce résultat prouve, de manière non équivoque, que les processus d'évaporation à hautes températures, similaires à ceux qui ont pu se produire lors de la formation de la Lune, conduisent à un appauvrissement en éléments volatils et à un enrichissement en isotopes lourds du matériel résiduel.

De plus, il s'avère que le degré d'appauvrissement en éléments volatils estimé au cours de cette étude pour les verres formés au plus près de la détonation est similaire à ceux des échantillons lunaires, un résultat qui vient conforter encore davantage la théorie de la formation de la Lune.

Cette étude a donc permis d'obtenir des résultats nouveaux et 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.