Le marteau de Thor pourrait presque s'expliquer scientifiquement. Presque. © warmtail, Adobe Stock
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Thor, love and thunder : de quoi est fait le marteau magique Mjolnir ?

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[EN VIDÉO] Science, ça tourne ! Thor : de quoi est fait son marteau Mjolnir ?  Dans ce nouvel épisode de Science, ça tourne, on explore cette fois l'univers Marvel, et plus exactement la saga Thor. Avec beaucoup de points communs avec la mythologie nordique, son personnage principal y brandit un marteau magique, Mjolnir, qui lui permet de convoquer la foudre. Mais ça n'est pas la seule curiosité du marteau. De quoi pourrait-il être fait ? 

Le 13 juillet, le quatrième opus de la saga Thor sortira dans toutes les salles de cinéma. L'occasion de se demander, pour ce nouvel épisode de « Science, ça tourne ! », de quoi pourrait être fait son marteau ?

Armé de Mjolnir, son fidèle marteau magique (ou scientifiquement réalisable ?) qui l'accompagne partout, Thor s'apprête à reprendre du service dans Thor : Love and Thunder, le prochain film de la saga qui sortira le 13 juillet 2022. L'occasion de questionner l'origine, et surtout la nature de ce mystérieux marteau. Il appelle le tonnerre, peut détruire tous les matériaux existants, possède une masse si grande que seul Thor peut le soulever, de plus ce dernier peut le rappeler à sa guise et le marteau revient vers lui, par n'importe quel moyen. Un détail ajouté dans l'univers Marvel : le personnage de Captain America a lui aussi pu l'utiliser lors d'un combat contre Thanos. Avec tout ça, il semble que le marteau s'approche bien plus d'un élément fantastique que d'un élément de science-fiction. Mais il est possible d'imaginer des éléments qui expliqueraient son comportement. Ou du moins, une partie.

Thor : Love and Thunder sortira en salles le 13 juillet. © Marvel Entertainment

Des origines proches de la mythologie nordique

Dans l'univers Marvel, Mjolnir est forgé dans une étoile mourante par des nains, plus précisément dans une étoile à neutrons, un astre résultat de la mort d'une étoile massive. Ce sont deux nains, les frères Brokk et Eitri, qui s'en chargent, à la demande d'Odin, père de Thor. Mais dans la mythologie nordique, l'histoire diffère légèrement. Tout commence lorsque Loki, qui n'est pas censé être le frère de Thor mais un demi-frère d'Odin, coupe la chevelure d'or de la déesse Sif, l'épouse de Thor. Menacé par ce dernier, Loki s'en va chez les nains pour demander aux frères Ivaldi de forger une nouvelle chevelure, puis en profite pour parier avec les frères Brokk et Eitri, d'autres nains moins réputés, qu'ils ne sauraient pas créer d'objets aussi précieux.

Résultat, après diverses péripéties, les deux nains ressortent, Mjolnir de la forge, en plus de deux objets précieux, qui est ensuite offert à Thor. Pas question d'étoile à neutrons dans la forge cependant, qui semble être au contraire une forge classique, bien qu'elle manipule un métal Asgardien l'Uru. Mais la mythologie raconte que le manche de Mjolnir serait court à cause de Loki qui, sous forme d'une mouche, aurait titillé jusqu'au sang les paupières de Brokk afin de l'empêcher d'actionner le soufflet, et ainsi gagner son pari. Son frère Eitri était en train de finaliser le manche, qui fut donc plus court que prévu.

Le troisième présent – un énorme marteau, réalisé en 1902 par Elmer Boyd Smith. © Elmer Boyd Smith (1860 - 1943), Wikimedia Commons

Les étoiles à neutrons, ces monstres de densité

Le choix de Marvel de faire forger le marteau de Thor dans une étoile à neutrons n'est pas si délirant : ces astres sont si denses que la masse de l'humanité tout entière serait contenue dans une cuillère à café de cette étoile ! Créées lors de morts d'étoiles massives, les étoiles à neutrons résultent de la contraction du cœur de l'étoile. Avec une masse volumique d'environ 1017 kilogrammes par mètre cube, si on considère que le volume de la tête du marteau de Thor est de 25 x 15 x 15 cm3, alors son poids total serait de 5,6 x 1015 kilogrammes, soit plus de cinq millions de milliards de kilogrammes ! Ce type de matériau n'est évidemment pas trouvable sur Terre, et se retrouverait happé vers le noyau par l'attraction gravitationnelle car bien plus compact que la croûte ou le manteau.

De plus, un tel marteau exercerait une attraction gravitationnelle très intense, qui est proportionnelle à la masse des deux corps en interactions, et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. Ainsi, à environ 30 mètres, l'accélération ressentie atteindrait 400 m/s2, c'est-à-dire qu'en étant immobile au départ, la vitesse atteinte en une seconde serait de 400 m/s, donc supérieure à la vitesse du son ! Les forces de marée sont aussi à prendre en compte : la partie du corps la plus éloignée du marteau est moins attirée par lui que la partie la plus proche du marteau. Une personne attirée par le marteau verrait alors son corps déformé, voire déchiré par ces forces de marée. Bien que non réaliste évidemment, cela donne une idée de ce que donnerait un marteau aussi dense qu'une étoile à neutrons. À ceci près qu'un objet prélevé dans une étoile à neutrons, si c'était possible, prendrait une forme sphérique car la gravité viendrait équilibrer la répartition des particules.

Les étoiles à neutrons sont parmi les astres les plus denses de l'Univers. © Peter Jurik, Fotolia

Une émission de gravitons par Mjolnir

Mais si on s'en tient à une carte de présentation du marteau publiée par Marvel, Mjolnir ne pèse en fait que  20 kilos : pas d'étoile à neutrons donc. Son immense poids pourrait alors être expliqué par un autre élément dont l'existence n'a pas à ce jour été prouvée : le graviton. Cette particule, d'après le modèle standard, est le vecteur de la force de gravitation, au même titre que les photons pour la force électromagnétique. Si on considère que le peuple d'Asgard, et surtout les nains de la forge, ont des connaissances scientifiques inimaginables pour nous, ils seraient alors capables de remplir le marteau de gravitons. Celui-ci, ensuite, « choisirait » ou non d'émettre des gravitons selon la personne qui tente de l'attraper, en évaluant si cette dernière en est digne ou non.

Reste à savoir comment Thor peut le convoquer à distance. En effet, celui-ci, dès qu'il est appelé, change la direction dans laquelle il était pour se diriger immédiatement vers son possesseur. Cela signifie qu'une force est exercée entre le marteau et Thor, ou tout du moins sa main, qui surpasse toutes les autres forces qui mettent Mjolnir en mouvement. Cette force est, de toute évidence, invisible : elle pourrait alors être une forme de gravitation « modifiée », avec une constante de gravitation qui serait différente de G. Mais attention, une telle force ne devrait s'exercer qu'entre le marteau et le détenteur. Dur à imaginer, donc.

Lorsque deux trous noirs se rapprochent, ces monstres supermassifs créent des ondulations dans l'espace-temps : des ondes gravitationnelles. © Swinburne Astronomy Production

Convoquer la foudre : et si Mjolnir était un condensateur ?

Enfin, un autre élément non des moindres : la convocation du tonnerre. C'est là que la force électromagnétique entre en jeu. Tout comme la gravitation, elle agit à distance, mais cette fois pas par la masse, mais par la charge électrique. Dès lors qu'une particule est chargée, négativement ou positivement, elle interagit dans un champ électromagnétique, qui influence aussi toutes les autres particules chargées. Or, le sol de la Terre est globalement chargé négativement, tandis que l'atmosphère est globalement neutre. Convoquer le tonnerre signifierait convoquer un orage : donc créer une décharge électrique entre la haute atmosphère et le sol.

Lors de tempêtes, le nuage d'orage, appelé aussi cumulonimbus, accumule des charges positives à son sommet, et des charges négatives à sa base. Le sol devient alors petit à petit chargé positivement, par influence électromagnétique : les charges négatives du nuage repoussent celles du sol terrestre et attirent à elles les charges positives. La foudre se produit lors de décharges : un courant passe entre le nuage et le sol, ionise les particules sur son chemin qui émettent alors de la lumière. Si des éléments sont en hauteur, comme des paratonnerres, c'est eux qui se verront le plus touchés par la foudre, car le courant y circulera plus facilement. Dans le cas de Thor, pas besoin de nuage : il convoque la foudre simplement en brandissant Mjolnir. La seule solution : le marteau est capable de devenir électriquement chargé, afin d'induire un courant entre lui et l'atmosphère. Dans le cas d'un nuage d'orage, c'est beaucoup plus simple. En émettant des gravitons, mais cette fois seulement vers la surface, alors Mjolnir peut devenir la seule issue possible de la foudre, l'équivalent d'un gigantesque paratonnerre. 

Lorsque Thor brandit son marteau, il peut convoquer la foudre, en créant ou non un orage avec. © warmtail, Adobe Stock
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