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La Lune a eu des volcans

Une mosaïque en fausses couleurs de la Lune créée par le système d'imagerie Galileo de la NASA. (NASA/JPL)

Il y a cinquante ans, la NASA et le programme spatial soviétique ont mené les premières missions de retour d’échantillons de la Lune. Il s’agissait de roches lunaires ramenées sur Terre par les astronautes d’Apollo et de celles obtenues par des missions robotisées dans le cadre du programme soviétique Luna.

L’analyse de ces roches a révélé de nombreuses informations sur la composition, la formation et l’histoire géologique de la Lune. Les scientifiques ont notamment conclu que les roches avaient été formées par des éruptions volcaniques il y a plus de 3 milliards d’années.

Ces dernières années, l’exploration lunaire a connu un regain d’intérêt, la NASA et d’autres agences spatiales ayant envoyé des missions robotiques sur la Lune (en préparation de missions avec équipage).

Par exemple, la Chine a envoyé plusieurs orbiteurs, atterrisseurs et rovers sur la Lune dans le cadre du programme Chang’e, y compris des missions de retour d’échantillons.

Une nouvelle étude menée par des spécialistes des sciences planétaires de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a analysé des échantillons obtenus par le rover Chang’e-5 et datés de 2 milliards d’années.

Leurs recherches pourraient fournir des informations précieuses sur la façon dont le volcanisme récent a façonné la surface lunaire.

Les recherches ont été menées par une équipe de l’Institut de géologie et de géophysique de l’Académie chinoise des sciences (IGGCAS), dirigée par Su Bin, Yuan Jiangyan et Chen Yi, membres du Laboratoire de l’IGGCAS sur l’évolution de la lithosphère et la physique terrestre et planétaire.

Ils ont été rejoints par des chercheurs du Lunar and Planetary Science Institute (LPSI) de l’université de Nanjing et du CAS Center for Excellence in Comparative Planetology. Un article décrivant leurs conclusions est paru dans la revue Science Advances le 21 octobre.

Sur la base des échantillons rapportés par les missions Apollo et Luna, les scientifiques ont émis l’hypothèse que la Lune était géologiquement morte depuis 3 milliards d’années.

Cependant, les nouveaux échantillons de roche lunaire obtenus par la mission Chang’e-5 (et ramenés sur Terre en 2021) n’avaient que 2 milliards d’années, ce qui indique que l’activité volcanique s’est produite au moins un milliard d’années plus longtemps que prévu.

En tant que petit corps rocheux, la chaleur qui a alimenté le volcanisme sur la Lune aurait dû être perdue bien avant que ces éruptions ne se produisent.

Auparavant, les scientifiques supposaient que le volcanisme tardif pouvait être alimenté par une teneur élevée en eau ou par la désintégration d’éléments radioactifs dans le manteau lunaire. Cependant, les nombreuses analyses effectuées sur les échantillons obtenus par le rover Chang’e-5 ont écarté ce consensus.

Sur la base de leur analyse, les chercheurs du CAS ont découvert que les minéraux à faible point de fusion dans le manteau auraient pu permettre une compression, conduisant à un jeune volcanisme. Le professeur Chen a expliqué dans un récent communiqué du CAS :

« La fusion récente du manteau lunaire peut être obtenue soit en augmentant la température, soit en abaissant le point de fusion », a-t-il déclaré. « Pour mieux comprendre ce problème, nous devons estimer la température et la pression dans lesquelles le jeune volcanisme a été créé. »

Pour leur analyse, l’équipe du CAS a réalisé une série de simulations de cristallisation fractionnée et de fusion du manteau lunaire qui ont comparé 27 clastes de basalte obtenus par la mission Chang’e-5 à ceux rapportés par les missions Apollo.

Ils ont constaté que les échantillons de magma jeune présentaient des concentrations d’oxyde de calcium et d’oxyde de titane plus élevées que les échantillons de magma Apollo plus anciens.

La présence de ces minéraux, qui fondent plus facilement que les anciens cumulats de minéraux dans le manteau lunaire, signifie que le volcanisme aurait été induit par la gravité et aurait provoqué le renversement des matériaux dans le manteau.

Leur analyse a révélé que la compression du manteau aurait pu se produire à des profondeurs similaires, mais à des températures plus basses qui auraient tout de même produit des volcans.

Ces recherches ne sont pas différentes de ce que les scientifiques planétaires ont appris sur Mars ces dernières années. Il y a des milliards d’années, la planète rouge a connu des milliers d’éruptions à sa surface, dont certaines ont donné naissance aux plus grands volcans du système solaire (comme Olympus Mons).

Les scientifiques soupçonnaient que Mars était devenue géologiquement morte lorsque son intérieur s’est refroidi. Mais des découvertes récentes indiquent qu’elle pourrait encore connaître une activité volcanique limitée.

Cette étude présente la première explication viable du jeune volcanisme sur la Lune, compatible avec les échantillons rapportés par le rover Chang’e-5.

Cette étude pourrait éclairer les futures études planétaires sur l’évolution thermique et géologique de la Lune.

Comme l’a indiqué le Dr Su :

« Il s’agit d’un résultat fascinant, qui indique une contribution significative des cumulats de l’océan magmatique lunaire de stade tardif à la formation volcanique de Chang’e-5. Nous avons découvert que le magma de Chang’e-5 a été produit à des profondeurs similaires mais à 80 degrés Celsius de moins que les magmas plus anciens d’Apollo. Cela signifie que le manteau lunaire a connu un refroidissement lent et soutenu de 80 degrés Celsius entre 3 milliards d’années et 2 milliards d’années. »

Adaptation Terra Projects

Source : https://www.sciencealert.com/

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