Une équipe de recherche conjointe de l'Institut de géochimie de l'Académie chinoise des sciences (IGCAS) et de l'Université du Shandong a identifié pour la première fois l'hématite cristalline (α-Fe2Ô3) et la maghémite (γ-Fe2Ô3) formé par un événement d'impact majeur sur des échantillons de sol lunaire récupérés par la mission chinoise Chang'e-6 dans le bassin Pôle Sud-Aitken (SPA). Cette découverte, publiée dans Avancées scientifiques le 14 novembre, fournit des preuves directes, basées sur des échantillons, de la présence de matériaux hautement oxydés sur la surface lunaire.
Réactions redox et mystère de l'oxydation lunaire
Les réactions redox sont une composante fondamentale de la formation et de l’évolution planétaire. Néanmoins, des études scientifiques ont montré que ni la fugacité de l’oxygène de l’intérieur lunaire ni l’environnement de la surface lunaire ne favorisent l’oxydation. Conformément à cela, le fer multivalent sur la Lune existe principalement sous forme ferreuse (Fe2+) et métallique (Fe0), suggérant un état globalement réduit. Cependant, avec la poursuite de l'exploration lunaire, de récentes études de télédétection orbitale utilisant la spectroscopie visible-proche infrarouge ont suggéré la présence généralisée d'hématite dans les régions de haute latitude de la Lune.
De plus, des recherches antérieures sur des échantillons de Chang'e-5 ont révélé pour la première fois de la magnétite submicronique (Fe) générée par impact.3Ô4) et des preuves de Fe3+ dans des lunettes à impact. Ces résultats indiquent que des environnements oxydants localisés sur la Lune existaient lors de processus de modification de la surface lunaire provoqués par des impacts externes.
Malgré ces progrès de la recherche, les preuves minéralogiques concluantes de l’existence de minéraux fortement oxydants comme l’hématite sur la Lune étaient restées insaisissables. De plus, l’étendue des processus d’oxydation et la prévalence de minéraux oxydés caractéristiques sur la surface lunaire font depuis longtemps l’objet d’intenses débats.
Les échantillons du bassin SPA révèlent de nouvelles preuves
Le bassin SPA, l'un des bassins d'impact les plus grands et les plus anciens du système solaire, avec des échelles et des fréquences d'impact extrêmement complexes, offre un laboratoire naturel idéal pour étudier les réactions d'oxydation sur la surface lunaire. Le retour réussi d'échantillons de sol du bassin SPA par la mission Chang'e-6 de 2024 a offert l'opportunité de rechercher des substances hautement oxydées formées lors d'événements d'impact majeurs.
L'équipe de recherche a identifié pour la première fois des grains d'hématite de taille micrométrique dans le sol lunaire de Chang'e-6. Grâce à une combinaison de microscopie électronique à micro-zones, de spectroscopie de perte d'énergie électronique et de spectroscopie Raman, ils ont confirmé la structure cristalline et les caractéristiques d'occurrence uniques de ces particules d'hématite, vérifiant que les minéraux sont des composants lunaires primaires plutôt que des contaminants terrestres.
L'étude propose que la formation d'hématite soit étroitement liée aux événements d'impact majeurs de l'histoire lunaire. Les températures extrêmes générées par des impacts importants auraient vaporisé les matériaux de surface, créant un environnement en phase vapeur transitoire à haute fugacité d'oxygène. Dans le même temps, ce processus aurait provoqué une désulfuration de la troilite ; les ions de fer libérés ont ensuite été oxydés dans un environnement à haute fugacité et ont subi un dépôt en phase vapeur, formant une hématite cristalline de la taille du micron. Cette hématite coexiste avec la magnétite magnétique et la maghémite.
Implications pour le magnétisme lunaire et l'évolution
Notamment, l’origine des anomalies magnétiques généralisées sur la surface lunaire, y compris celles du nord-ouest du bassin SPA, reste mal expliquée. Compte tenu de la corrélation étroite entre les processus d'oxydation et la formation de minéraux porteurs magnétiques, cette étude fournit des preuves clés basées sur des échantillons pour clarifier les porteurs et l'histoire évolutive de ces anomalies magnétiques lunaires.
Cette recherche remet en question la croyance de longue date selon laquelle la surface lunaire est entièrement réduite. Il offre également des indices cruciaux pour déchiffrer l’évolution des anomalies magnétiques lunaires et les mécanismes sous-jacents aux événements à grand impact, faisant ainsi progresser notre compréhension de l’évolution lunaire.
