De nouvelles recherches ont décrypté un processus important dans la formation d’une roche unique sur la Lune. La découverte explique sa composition caractéristique et sa présence sur la surface lunaire, révélant ainsi un mystère qui a longtemps dérouté les scientifiques. L'étude, publiée le 15 janvier dans la revue Nature Geoscience, révèle une étape clé dans la formation de ces magmas uniques.

La photo montre l'astronaute et géologue Harrison H. Schmitt debout à côté d'un énorme rocher lunaire lors de la mission Apollo 17 de la NASA en 1972. Les scientifiques participant à cette étude ont utilisé des échantillons de roches de cette mission Apollo. Source : NASA/GeneCernan

Des expériences en laboratoire à haute température utilisant de la lave combinées à une analyse isotopique sophistiquée d’échantillons lunaires ont identifié des réactions clés qui contrôlent leur composition.

L'image montre un échantillon de roche lunaire (connue sous le nom de basalte à haute teneur en titane) provenant de la mission Apollo 17, similaire à l'échantillon analysé dans cette étude. Source : NASA

réaction centrale

Cette réaction, qui s'est produite au plus profond de la Lune il y a environ 3,5 milliards d'années, implique l'échange de l'élément fer (Fe) du magma avec l'élément magnésium (Mg) de la roche environnante, modifiant ainsi les propriétés chimiques et physiques de la masse fondue.

Le co-premier auteur Tim Elliott, professeur des sciences de la Terre à l'Université de Bristol, a déclaré : « L'origine des roches volcaniques lunaires est une histoire fascinante, impliquant une « avalanche » d'amas de cristaux instables à l'échelle de la planète créés lors du refroidissement de l'océan de magma primordial.

"Au cœur de cette histoire épique se trouve l'existence d'un type de magma unique à la Lune, mais expliquer comment ce magma a atteint la surface lunaire et a été échantillonné par des missions spatiales a été un problème délicat. C'est formidable de pouvoir résoudre ce casse-tête."

Image montrant l'abondance de titane sur la surface lunaire obtenue par la sonde spatiale Clementine de la NASA. Les parties rouges représentent des concentrations extrêmement élevées par rapport aux roches terrestres. Source de l'image : Institut lunaire et planétaire

En savoir plus sur le basalte à haute teneur en titane

Dans les années 1960 et 1970, les missions Apollo de la NASA ont réussi à récupérer des échantillons de lave ancienne solidifiée de la croûte lunaire, et on sait depuis que certaines parties de la surface lunaire présentent des concentrations étonnamment élevées d'élément titane (Ti). Une récente cartographie satellitaire en orbite montre que ces magmas, connus sous le nom de « basaltes à haute teneur en titane », sont répandus sur la Lune.

"Jusqu'à présent, les modèles ont été incapables de reproduire des compositions magmatiques cohérentes avec les caractéristiques chimiques et physiques fondamentales des basaltes à haute teneur en titane.Le co-premier auteur, le Dr Martijn Klaver, chercheur à l'Institut de Minéralogie de l'Université de Münster, a ajouté : "Il s'est avéré particulièrement difficile d'expliquer leur faible densité, qui leur a permis d'entrer en éruption il y a environ 3,5 milliards d'années.""

Images en microscopie électronique de cette expérience de recherche. La masse fondue (marron) réagit avec les cristaux environnants (vert), ce qui donne lieu à une masse fondue avec une teneur en fer plus faible. Source : Université de Bristol/Université de Münster

Une équipe internationale de scientifiques dirigée par l’Université de Bristol au Royaume-Uni et l’Université de Münster en Allemagne a simulé avec succès le processus de formation de basalte à haute teneur en titane en laboratoire à l’aide d’expériences à haute température. Les mesures du basalte à haute teneur en titane ont également révélé une composition isotopique unique qui fournit une empreinte digitale pour la réaction reproduite par l'expérience.

Les deux résultats démontrent clairement que les réactions de fusion-solidification font partie intégrante de la compréhension de la formation de ces magmas uniques.