Données de l’Inde récente Mission Chandrayaan-3 soutient l’idée qu’un océan de roches en fusion recouvrait autrefois la Lune. Les scientifiques de la mission ont publié leurs nouvelles découvertes dans la revue Nature.
Le 23 août 2023, un atterrisseur appelé Vikram a atterri avec succès sur la surface lunaire. Les contrôleurs ont ensuite déployé un rover appelé Pragyan, qui avait été arrimé à Vikram, pour explorer le site d’atterrissage.
L’endroit où Vikram a atterri était situé plus au sud que tout autre engin de débarquement sur la Lune jusqu’à présent. Cela a donné aux scientifiques un aperçu de la géologie de la Lune qui n’avait pas encore été échantillonnée.
Les mesures de Pragyan ont révélé que le mélange particulier d’éléments chimiques dans le sol lunaire (ou régolithe) entourant l’atterrisseur était relativement uniforme. Ce régolithe était principalement constitué d’un type de roche blanche appelée anorthosite ferro-aciculaire.
Les scientifiques affirment que la composition chimique du régolithe du pôle sud lunaire est intermédiaire entre celles des échantillons provenant de deux endroits de la région équatoriale de la lune : ceux collectés par les astronautes de l’USS Midway (USS Midway) et ceux collectés par les astronautes de l’USS Midway (USS Midway). Vol d’Apollo 16 en 1972et ceux ramenés sur Terre par la mission robotique Luna-20, lancée par l’Union soviétique la même année.
La grande similitude dans la composition chimique de tous ces échantillons, malgré le fait qu’ils proviennent d’endroits géographiques très éloignés sur la Lune, soutient l’idée qu’un seul océan de magma recouvrait la Lune au début de son histoire.
On pense que la Lune s’est formée lorsqu’une planète de la taille de Mars est entrée en collision avec la Terre, éjectant des roches qui se sont ensuite agglutinées pour former le seul satellite de notre planète. On pense que l’océan de magma lunaire a été présent dès sa formation jusqu’à des dizaines ou des centaines de millions d’années plus tard.
Le refroidissement et la cristallisation de cet océan de magma ont finalement conduit aux roches d’anorthosite ferreuse qui constituent la croûte lunaire.
Mesures orbitales
D’un point de vue géologique, on pense que les hautes terres lunaires représentent en partie l’ancienne croûte lunaire. Chandrayaan-3, Apollo 16 et Luna 20 ont tous atterri dans des régions montagneuses, ce qui a permis des comparaisons. En tant que tel, cela a offert l’occasion de tester les prédictions de la théorie selon laquelle la lune était recouverte d’un océan global de roche liquide, connu sous le nom de Modèle d’océan de magma lunaire (OML).
Les auteurs soulignent comment leurs mesures montrent l’uniformité de la composition de la surface de la Lune sur plusieurs dizaines de mètres où évoluait le rover.
Les mesures de « vérité terrain » telles que celles-ci sont cruciales pour interpréter les observations faites par les engins spatiaux en orbite. Par exemple, les auteurs ont comparé ces résultats avec les données de deux précédentes missions lunaires indiennes, Chandrayaan-1 et -2qui ont tous deux mesuré la surface lunaire depuis l’orbite.
La cohérence entre ces mesures antérieures et celles réalisées par le rover Pragyan donne une nouvelle confiance aux données orbitales. Les données orbitales suggèrent que la surface lunaire de cette région est uniforme dans sa composition chimique sur une zone de plusieurs kilomètres.
Ces mesures sont également précieuses lorsqu’il s’agit d’interpréter météorites lunairesIl s’agit d’échantillons de roches éjectées dans l’espace depuis la surface lunaire lorsqu’une roche spatiale entre en collision avec la Lune.
Ces fragments de roche pourraient ensuite pénétrer dans l’atmosphère terrestre, et certains même toucher le sol. Ces échantillons sont fantastiques, car la nature aléatoire de leur émission depuis différentes parties de la Lune signifie que nous recevons des échantillons de zones non visitées par les missions précédentes.
Cependant, c’est précisément à cause de ce mode d’échantillonnage aléatoire qu’il est difficile de savoir d’où elles proviennent sur la Lune, ce qui nous empêche de les replacer dans leur contexte. Les mesures du rover Pragyan nous aident donc à nous faire une idée de ce à quoi ressemblent les différentes régions de la Lune et de la façon dont nos échantillons de météorites se comparent.
Face visible et face cachée
Le modèle de l’océan de magma lunaire a été conçu pour la première fois suite au retour d’échantillons de la mission Apollo 11. Cette mission a atterri dans une zone dominée par des roches basaltiques sombres (pensez à celles produites par les volcans d’Islande ou d’Hawaï). Cependant, les chercheurs de l’époque ont remarqué que les sols d’Apollo 11 contenaient également des fragments de roche blanche, riches en anorthite, un minéral qui a reçu le nom d’anorthosite ferreuse.
Cette observation a conduit à l’hypothèse selon laquelle la roche blanche représentait de minuscules fragments de la croûte lunaire originelle et ancienne. À mesure que l’océan de magma se refroidissait, des minéraux plus denses tels que l’olivine et le pyroxène coulaient pour former une couche plus profonde appelée le manteau, tandis que l’anorthosite ferreuse, moins dense que le magma environnant, flottait pour former la première croûte lunaire.
Animation montrant l’évolution de la lune.
Depuis que les modèles originaux d’océans de magma lunaire ont été proposés, diverses suggestions ont été émises pour expliquer des complexités supplémentaires concernant les échantillons lunaires et les observations géologiques de la Lune de manière plus générale, par exemple le fait que la croûte de la face visible de la Lune semble être beaucoup plus fine que celle de la face cachée.
De même, on ne sait pas exactement pourquoi la face visible a connu une activité volcanique beaucoup plus importante, ce qui fait qu’elle est dominée par de vastes plaines de roches basaltiques sombres, tandis que la face cachée semble être composée davantage d’anorthosite ferreuse.
Pour tenter de résoudre ces problèmes, les chercheurs ont développé des modèles détaillés pour expliquer comment la croûte lunaire s’est formée et a été modifiée ultérieurement par les éruptions volcaniques et les cratères d’impact. Certains modèles ont prédit plusieurs couches de la croûte lunaire, avec des roches d’anorthosite ferreuse au sommet et des roches plus riches en magnésium en dessous.
Il est intéressant de noter que la composition mesurée dans cette étude n’est pas celle que l’on attendrait de l’anorthosite ferreuse intacte qui aurait constitué les anciennes croûtes lunaires. Au contraire, elle contient plus de magnésium.
Cette observation indique une concentration plus élevée de certains minéraux dans la croûte lunaire que ce que suggéraient les modèles originaux de l’océan de magma lunaire. Les auteurs suggèrent que leurs mesures pourraient représenter une composition mixte de la roche anorthosite ferreuse qui constitue l’ancienne croûte lunaire, ainsi que des matériaux provenant des couches sous-jacentes de roches plus riches en magnésium.
Ces différentes couches de matériaux auraient été mélangées par l’excavation de matériaux lors de l’impact sur la Lune. En particulier, le site d’atterrissage de Chandrayaan-3 aurait probablement été recouvert d’environ 1,5 à 2 km de roches éjectées de ce qu’on appelle Bassin d’impact « Pôle Sud-Aitken »—une dépression de 2 500 km de diamètre à la surface qui aurait été créée par un impact colossal au début de l’histoire de la Lune.
Les événements ultérieurs de cratères d’impact auraient davantage mélangé et distribué cette matière, donnant lieu au type de signature chimique mesurée par la mission Chandrayaan-3 dans cette étude.
Cet article est republié à partir de La Conversation sous licence Creative Commons. Lire la suite article original.