Les chercheurs examinent la chronologie des cratères lunaires et le flux d’impact

Les chercheurs ont passé en revue les points d’ancrage existants et l’historique de la construction de la chronologie des cratères lunaires. Avant le retour des échantillons lunaires, la stratification de la face visible de la lune était basée sur des données de télédétection provenant de télescopes terrestres et d’orbiteurs lunaires. Six missions habitées et quatre missions robotisées ont jusqu’à présent rapporté des échantillons, notamment des basaltes et du verre volcanique, provenant de différentes unités géologiques de la lune.

En se basant sur la lithologie et l’histoire thermique de ces échantillons, des techniques de datation radiométrique ont permis de déterminer leurs âges radiométriques, qui sont ensuite utilisés pour interpréter les âges d’exposition des unités géologiques. Cependant, les études de fond géologique des échantillons lunaires ont révélé des incertitudes dues à l’origine peu claire des échantillons et aux difficultés de dérivation des groupes de cratères.

La nature mixte du régolite rend la relation géologique entre les échantillons et les unités géologiques spécifiques peu claire. Les cratères d’impact jouent un rôle crucial dans l’estimation des âges modèles des unités géologiques sur la Lune et d’autres corps solides du système solaire. Les chercheurs ajustent généralement des fonctions mathématiques pour établir des fonctions de chronologie des cratères lunaires, qui prédisent les âges modèles des unités géologiques sur la Lune et d’autres corps solides du système solaire.

Ces prédictions sont validées par des échantillons récupérés lors de missions d’exploration de l’espace lointain. Par exemple, les échantillons récupérés par la mission Chang’e-5 ont confirmé la fiabilité des techniques de détermination de l’âge basées sur les statistiques des cratères, étayant ainsi le modèle actuel de chronologie des cratères lunaires.

L’article présente ensuite les principaux consensus et conclusions concernant le flux d’impact lunaire. Tout d’abord, l’enregistrement des impacts lunaires a commencé pendant la phase de solidification de l’océan de magma lunaire. Les premiers impacts n’ont pas laissé de traces claires en raison de la différenciation continue de l’océan de magma. Après que l’océan de magma se soit en grande partie solidifié il y a environ 4,46 milliards d’années, les structures d’impact lunaire ont commencé à être préservées.

Deuxièmement, la teneur étonnamment élevée en éléments hautement sidérophiles (HSE) dans le manteau lunaire suggère que la lune a continué à être bombardée par des météorites chondritiques après la différenciation de l’océan de magma, peut-être en raison d’un événement d’impact de placage tardif.

Troisièmement, la comparaison des densités de cratères entre les hautes terres lunaires et les mers indique que la lune a subi un bombardement intense tardif, avec un flux d’impact significativement plus élevé il y a environ 3,8 milliards d’années par rapport aux périodes ultérieures. Le bassin Pôle Sud-Aitken (SPA), considéré comme l’une des plus grandes structures d’impact sur la lune, s’est probablement formé il y a environ 4,3 milliards d’années. Cela a été suivi par la période de bombardement intense tardif (LHB) il y a environ 3,8 milliards d’années, qui a conduit à une évolution géologique et biochimique importante sur la lune et les planètes telluriques.

Enfin, depuis environ 3,8 milliards d’années, le flux d’impact lunaire est resté relativement stable, avec des pics occasionnels mais sans changement significatif de la stabilité globale. Ces résultats sont essentiels pour comprendre l’évolution de la Lune et des planètes telluriques.

L’article présente ensuite les principaux désaccords et les progrès significatifs dans la résolution de la controverse entourant le flux d’impact il y a environ 3,8 milliards d’années. La principale incertitude concernant le flux d’impact lunaire provient de l’inadéquation entre les âges radiométriques et les âges modèles prédits par la chronologie des cratères. Cette incertitude provient principalement de l’étalonnage imparfait des âges radiométriques et des données statistiques sur la production de cratères, ce qui est courant pour les unités géologiques datant de plus de 3,92 milliards d’années environ, avec des diamètres supérieurs à 300 kilomètres ou inférieurs à environ 10 mètres.

De plus, il existe d’autres problèmes tels que les âges isotopiques précis des échantillons retournés n’indiquant pas clairement leur source ; les origines peu claires des premiers événements d’impact lunaire et de la dynamique orbitale ; la possibilité que le placage tardif se soit formé après la solidification de l’océan de magma lunaire, mais son origine spécifique reste incertaine ; l’histoire des premiers impacts lunaires fournissant des contraintes sur les étapes finales de la formation planétaire, potentiellement liées à la dynamique orbitale de l’ensemble du système solaire ; la relation incertaine entre le manteau lunaire tardif et les derniers événements de bombardement intense, rendant difficile l’attribution de caractéristiques géophysiques et géochimiques précoces à des contextes géologiques spécifiques.

Les groupes de cratères des hautes terres lunaires ressemblent aux astéroïdes impacteurs modernes de la ceinture principale, ce qui suggère que la ceinture principale d’astéroïdes aurait pu être la source principale des impacts sur la Lune avant 3,8 milliards d’années. Cependant, la source et la dynamique des premiers impacteurs restent incertaines et nécessitent des recherches plus approfondies pour résoudre ces problèmes.

Enfin, les auteurs ont résumé les recherches actuelles et discuté des orientations futures de la recherche dans le contexte des retours d’échantillons prévus. Bien que des techniques telles que l’analyse d’échantillons, la cartographie géologique à haute résolution, les relevés géophysiques et la modélisation de la dynamique orbitale puissent réduire les incertitudes liées à l’origine incertaine des échantillons et aux difficultés liées à la dérivation des groupes de cratères, elles n’ont pas fondamentalement abordé la faible compréhension des premiers processus d’impact des météorites.

Actuellement, il est encore difficile de calibrer le flux d’impact lunaire en fonction de la structure des échantillons et des cratères. Cependant, dans les années à venir, avec les prochaines missions d’exploration lunaire de divers pays qui devraient rapporter davantage d’échantillons et de données de télédétection, les recherches futures privilégieront les sites d’échantillonnage datant de plus de 3,92 milliards d’années. Cette approche vise à relier l’évolution planétaire et la dynamique orbitale, à résoudre l’histoire des premiers impacts et à améliorer encore la compréhension du flux d’impact lunaire.

En concevant de nouvelles missions d’exploration et stratégies de recherche, des avancées sont attendues dans l’étalonnage du flux d’impact lunaire et l’élucidation des premiers processus d’impact des météorites.

Les résultats sont publié dans le journal Espace : science et technologie.