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Posté par Adrien le Dimanche 12/02/2017 à 00:00
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 (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les...) (IPGP / CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et...) Paris Diderot / Université La Réunion) de tester la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une...) de la formation de la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la Lune est de...). 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 (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit,...) varient largement selon les planètes. La Lune est par exemple largement appauvrie en éléments volatils par rapport à la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive...). La théorie selon laquelle la Lune aurait été formée lors d'un impact géant à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) de notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique, c'est-à-dire sous...) pourrait expliquer cet appauvrissement mais les conditions extrêmes de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) et température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) générées lors de tels impacts rendent difficile l'expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse et à obtenir des données quantitatives permettant de...) et la reproduction (La Reproduction. Eléments pour une théorie du système d'enseignement est un ouvrage de sociologie co-écrit par Pierre Bourdieu et...) en laboratoire des résultats mesurés sur des échantillons naturels. Alors comment faire ?

Il s'avère que lors de la première explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus...) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :), 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 (Le sable, ou arène, est une roche sédimentaire meuble, constituée de petites particules provenant de la désagrégation d'autres roches dont la dimension est...) 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.


Évaporation du zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément chimique, de symbole Zn et de numéro atomique 30.) lors de l'explosion nucléaire de Trinity. © Joël Dyon, IPGP
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 (Une détonation est une onde de combustion extrêmement violente, qui se propage à une vitesse supersonique.) 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 (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) 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.

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Source: CNRS-INSU