Notre Lune peut sembler briller paisiblement dans le ciel nocturne, mais il y a des milliards d’années, la tourmente volcanique lui a donné un visage.
Une question restée sans réponse pendant des décennies est de savoir pourquoi il y a plus de roches volcaniques riches en titane, comme l’ilménite, sur la face proche plutôt que sur la face cachée. Aujourd’hui, une équipe de chercheurs de l’Arizona Lunar and Planetary Laboratory propose une explication possible à cela.
La surface lunaire était autrefois inondée par un océan de magma bouillonnant, et après que l’océan de magma se soit durci, il y a eu un énorme impact sur la face cachée. La chaleur de cet impact s’est propagée au côté le plus proche et a rendu la croûte instable, provoquant l’enfoncement progressif de couches de minéraux plus lourds et plus denses à la surface dans le manteau. Ceux-ci fondirent à nouveau et furent crachés par les volcans. La lave de ces éruptions (dont la plupart se sont produites du côté le plus proche) s’est retrouvée dans ce qui est aujourd’hui des coulées de roche volcanique riches en titane. En d’autres termes, l’ancien visage de la Lune a disparu pour refaire surface.
Ce qui se trouve en dessous
La région de la Lune en question est connue sous le nom de Procellarum KREEP Terrane (PKT). KREEP signifie des concentrations élevées de potassium (K), d’éléments de terres rares (REE) et de phosphore (P). C’est également là que se trouvent des basaltes riches en ilménite. On pense que KREEP et les basaltes se sont formés pour la première fois lorsque la Lune se refroidissait après sa phase océanique magmatique. Mais la région est restée chaude, car KREEP contient également des niveaux élevés d’uranium et de thorium radioactifs.
« La région PKT… représente la région volcaniquement la plus active de la Lune, résultat naturel de la forte abondance d’éléments producteurs de chaleur », ont déclaré les chercheurs dans une étude récemment publiée dans Nature Geoscience.
Pourquoi cette région est-elle située du côté proche, alors que le côté éloigné manque de KREEP et de basaltes riches en ilménite ? Une hypothèse existante a retenu l’attention des chercheurs : elle suggérait qu’après le durcissement de l’océan de magma sur la face la plus proche, les couches de ces minéraux KREEP étaient trop lourdes pour rester à la surface. Ils ont commencé à s’enfoncer dans le manteau et jusqu’à la frontière entre le manteau et le noyau. En coulant, on pensait que ces nappes minérales avaient laissé des traces de matière dans tout le manteau.
Si l’hypothèse était exacte, cela signifierait qu’il devrait y avoir des traces de minéraux provenant de la croûte magmatique durcie de KREEP dans des configurations en forme de feuille sous la surface lunaire, qui pourraient atteindre jusqu’au bord de la limite noyau-manteau.
Comment cela pourrait-il être testé ? Les données gravitationnelles de la mission GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) sur la Lune avaient peut-être la réponse. Cela leur permettrait de détecter les anomalies gravitationnelles causées par la densité plus élevée de la roche KREEP par rapport aux matériaux environnants.
Revenant à la surface
Les données GRAIL avaient précédemment révélé l’existence d’un schéma d’anomalies gravitationnelles souterraines dans la région PKT. Cela semblait similaire au motif que les feuilles de roche volcanique auraient formé lors de leur naufrage, c’est pourquoi l’équipe de recherche a décidé de lancer une simulation informatique du naufrage de KREEP pour voir dans quelle mesure l’hypothèse correspondait aux découvertes de GRAIL.
Effectivement, la simulation a fini par former à peu près le même schéma que les anomalies trouvées par GRAIL. Le motif polygonal observé à la fois dans les simulations et dans les données GRAIL signifie très probablement que des traces de couches de KREEP plus lourdes et de basalte riche en ilménite ont été laissées sous la surface lorsque ces couches ont coulé en raison de leur densité, et GRAIL a détecté leurs résidus en raison de leur plus grande gravité. tirer. GRAIL a également suggéré qu’il y avait de nombreuses anomalies moindres dans la région PKT, ce qui est logique étant donné qu’une grande partie de la croûte est constituée de roches volcaniques qui auraient coulé et laissé des résidus avant de fondre et de refaire surface lors d’éruptions.
Nous avons désormais également une idée de la date à laquelle ce phénomène s’est produit. Parce qu’il existe des bassins d’impact qui datent d’il y a environ 4,22 milliards d’années (à ne pas confondre avec l’impact antérieur du côté éloigné), mais que l’on pense que l’océan magmatique s’est durci avant cela, les chercheurs pensent que la croûte a également commencé à couler avant. ce temps.
« Les anomalies frontalières du PKT fournissent la preuve physique la plus directe de la nature de l’océan post-magma… renversement du manteau et enfoncement de l’ilménite dans les profondeurs intérieures », a déclaré l’équipe dans la même étude.
Ceci n’est qu’une information supplémentaire sur la façon dont la Lune a évolué et pourquoi elle est si inégale. Le côté proche était autrefois rempli de lave qui est maintenant de la roche volcanique, dont une grande partie existe dans des coulées appelées mare (qui se traduit par « mer » en latin). La majeure partie de cette roche volcanique, notamment dans la région PKT, contient des éléments de terres rares.
Nous ne pouvons confirmer qu’il y a réellement des traces d’une croûte ancienne à l’intérieur de la Lune que par la collecte de matériaux lunaires réels bien sous la surface. Quand les astronautes d’Artemis pourront enfin récolter des échantillons de matière volcanique sur la Lune sur placequi sait ce qui va remonter à la surface ?
Nature Géoscience, 2024. DOI : 10.1038/s41561-024-01408-2