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Connaître la composition géologique de la Lune est primordial pour mieux comprendre sa formation et son évolution au regard des modèles théoriques actuels. Cela peut également aider les scientifiques à mieux contraindre la formation d’autres corps comme la Terre. Récemment, l’analyse d’échantillons prélevés par la sonde spatiale chinoise Chang’e 4 posée sur la face cachée de la Lune a révélé la composition du manteau lunaire.

La quatrième sonde Chang’e (CE-4) a été la première mission de l’histoire à atterrir de l’autre côté de la Lune. Elle a recueilli de nouvelles preuves auprès du plus grand cratère du Système solaire, clarifiant ainsi l’évolution possible du satellite naturel de la Terre. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature.

Une théorie est apparue dans les années 1970 selon laquelle, lors de la formation de la Lune, un océan de magma recouvrait sa surface. Alors que l’océan en fusion commençait à se stabiliser et à se refroidir, des minéraux plus légers flottaient vers la surface, tandis que des composants plus lourds coulaient. La surface a été recouverte d’un couche de basalte au-dessus d’un manteau de minéraux denses, tels que l’olivine et le pyroxène.

carte lune olivine

Cette carte de l’épaisseur de la croûte lunaire est issue d’une analyse des données gravimétriques de GRAIL. L’épaisseur varie entre un maximum de 60 km dans les régions montagneuses de la face cachée à une valeur proche de zéro dans les bassins d’impact. Dans certains bassins, l’épaisseur de la croûte peut en réalité être nulle, ce qui signifie que le matériau du manteau est exposé à la surface. Ceux-ci incluent Crisium (le plus à droite des trois bassins arrondis au nord) et Moscoviense sur la face cachée (juste au nord-ouest du centre du globe), ainsi que deux petits cratères dans le bassin pôle sud-Aitken sur la face cachée. Les étoiles violettes désignent les endroits où l’orbiteur de Kaguya a vu de l’olivine, un minéral du manteau, exposé à la surface. Crédits : NASA/JPL/GSFC/MIT/IPGP

Lorsque des astéroïdes et des débris spatiaux se sont écrasés à la surface de la Lune, ils ont fissuré la croûte et ont projeté des morceaux du manteau lunaire. « Comprendre la composition du manteau lunaire est essentiel pour vérifier si un océan de magma a déjà existé » déclare Li Chunlai, professeur à l’Observatoire national d’astronomie de l’Académie chinoise des sciences (NAOC). « Cela nous aide également à mieux comprendre l’évolution thermique et magmatique de la Lune ».

L’hypothèse d’un manteau lunaire composé à part égale d’olivine et de pyroxène

Li et son équipe ont fait atterrir Chang’e 4 dans le bassin lunaire du pôle Sud-Aitken (SPA) de la Lune, qui s’étend sur environ 2500 kilomètres. Chang’e 4 a recueilli des échantillons de données spectrales sur les portions plates du bassin ainsi que sur d’autres cratères d’impact plus petits mais plus profonds à l’intérieur du bassin.

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Carte de la zone d’atterrissage de Chang’e 4. Crédits : Chunlai Li et al. 2019

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Les chercheurs s’attendaient à trouver une richesse de matériaux de manteau excavés sur le sol plat du bassin. Au lieu de cela, ils ont seulement retrouvé de simples traces d’olivine, le composant principal du manteau supérieur de la Terre. « L’absence d’olivine en abondance à l’intérieur du SPA reste une énigme » déclare Li. « Les prédictions concernant un manteau lunaire riche en olivine pourraient-elles être incorrectes ? ».

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Photo du rover Yutu-2 et du spectromètre visible et proche infrarouge (VNIS), qui a permis d’effectuer les relevés spectraux rapportés dans l’étude. Crédits : Chunlai Li et al. 2019

Toutefois, il s’avère que plus d’olivine est apparue dans les échantillons suite à des impacts plus profonds. Une théorie, selon Li, est que le manteau est constitué à parts égales d’olivine et de pyroxène, plutôt que d’être dominé par l’un ou l’autre.

Chang’e 4 devra explorer davantage afin de mieux comprendre la géologie de son site d’atterrissage, ainsi que collecter beaucoup plus de données spectrales pour valider ses premiers résultats et comprendre pleinement la composition du manteau lunaire.

Source : Nature

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