Les premiers échantillons de la face cachée de la Lune contiennent des signes d’une activité volcanique surprenante près du pôle sud lunaire.
Deux analyses distinctes de roches lunaires apportées sur Terre par le vaisseau spatial chinois Chang'e-6 montrent que les roches se sont formées à partir du refroidissement du magma relativement récemment, il y a environ 2,8 milliards d'années, selon des articles publiés le 15 novembre dans Science et Nature. Les mesures pourraient aider à résoudre le mystère de la raison pour laquelle la face cachée de la Lune est si différente de sa face visible, mais elles soulèveraient également de nouvelles questions sur l'histoire du volcanisme lunaire.
Les deux faces de la Lune ressemblent à la nuit et au jour, avec une topographie, une composition chimique, une densité de cratères et des preuves de volcanisme différentes. D’énormes flaques de lave solidifiée appelées mare couvrent près d’un tiers de la face visible. Mais seulement environ 2 % de la face cachée montre des signes de coulées de lave.
« L’asymétrie énigmatique entre la face visible et la face cachée de la Lune… est une énigme non résolue depuis longtemps », écrivent le géochimiste Qiu-Li Li de l’Académie chinoise des sciences à Pékin et ses collègues dans Nature.
Jusqu’à récemment, toutes les roches que les humains avaient ramenées de la Lune provenaient de la face visible. Des échantillons provenant des missions Apollo et Luna dans les années 1960 et 1970 suggèrent que la Lune était la plus active volcaniquement il y a environ 4 milliards d'années et qu'elle s'était en grande partie refroidie il y a environ 3 milliards d'années. Les roches de la mission chinoise Chang'e-5 ont montré un volcanisme plus récent, il y a environ 2 milliards d'années. (SN : 10/7/21).
Mais l'histoire volcanique de la face cachée restait un mystère complet – jusqu'à ce que la mission chinoise Chang'e-6 renvoie les premiers échantillons jamais collectés dans la région en juin. (SN : 05/06/24). Le vaisseau spatial est revenu sur Terre avec près de deux kilogrammes de terre lunaire provenant du bassin Pôle Sud-Aitken, le cratère le plus ancien et le plus grand et la source de la majeure partie de la matière volcanique sur la face cachée de la Lune.
« Imaginez avoir des échantillons de roche provenant d'une dizaine d'endroits en Amérique du Nord, et c'est ce que vous savez de la Terre », explique le planétologue Stephen Elardo de l'Université de Floride à Gainesville, qui n'a pas participé aux nouveaux travaux. « Puis, tout d’un coup, vous recevez vos premières pierres d’Afrique du Sud ou d’Australie. Vous disposez désormais de cela comme d’un autre point de données pour en savoir plus sur la planète entière. C’est essentiellement ce que c’est pour la Lune.
Deux groupes ont examiné les roches en utilisant la datation radiométrique, une technique permettant d'estimer l'âge d'un objet à partir des quantités relatives de certains éléments radioactifs qu'il contient. (SN : 10/5/21).
Le géochimiste Le Zhang de l'Académie chinoise des sciences de Guangzhou et ses collègues ont étudié 35 fragments de roche volcanique appelée basalte et ont découvert que leurs âges étaient tous regroupés autour de 2,830 milliards d'années, rapportent les chercheurs dans Science. Li et ses collègues ont examiné 108 fragments de basalte et ont trouvé des âges similaires : 2,807 milliards d'années, rapporte l'équipe dans Nature.
« C'est bien plus jeune que ce à quoi je m'attendais pour cette région de la lune », dit Elardo.
Cela est dû à une autre fonctionnalité trouvée par les deux groupes dans les échantillons. Les roches manquent d’éléments producteurs de chaleur comme le potassium, les éléments des terres rares (comme l’uranium et le thorium) et le phosphore, connus collectivement sous le nom de KREEP. Sur la face visible, les éléments KREEP en décomposition pourraient maintenir le manteau lunaire suffisamment chaud pour entretenir le volcanisme il y a 2 milliards d'années. Mais sans ces éléments, on ne sait pas comment la face cachée est restée en fusion aussi longtemps, explique Elardo.
Les résultats suggèrent également un volcanisme de longue durée. L'équipe de Li a trouvé une roche en particulier qui s'est démarquée : un fragment riche en aluminium datant d'il y a 4,2 milliards d'années. La seule roche lunaire connue qui soit plus ancienne est une météorite dont le point d'origine sur la Lune est inconnu. Avec les échantillons plus jeunes, les roches impliquent un volcanisme de la face cachée qui s'est étalé sur au moins 1,4 milliard d'années.
Étant donné les différences connues entre les hémisphères de la Lune, il n'est pas surprenant que les premiers échantillons de la face cachée soient si différents de ceux de la face visible, explique Ryan Zeigler, conservateur des échantillons Apollo au Johnson Space Center de Houston. Mais les données restent passionnantes.
« Je pense que ce n'est que la première étape », déclare Zeigler. «Je pense qu'ils vont appliquer davantage de techniques sur ces particules avec plus de temps. Et je pense qu’il pourrait y avoir des choses plus surprenantes à venir.
