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Les scientifiques fournissent une nouvelle explication de la face cachée de l’étrange asymétrie de la Lune – ScienceDaily

L’histoire du système Terre-Lune reste un mystère. Les scientifiques pensent que les deux se sont formés lorsqu’un corps de la taille de Mars est entré en collision avec la proto-Terre. La terre est finalement devenue la plus grande fille de cette collision et a retenu suffisamment de chaleur pour devenir tectonique active. La lune, étant plus petite, s’est probablement refroidie plus rapidement et géologiquement «gelée». Le dynamisme lunaire précoce apparent remet en question cette idée.

De nouvelles données suggèrent que cela est dû au fait que les éléments radioactifs sont uniquement distribués après la collision catastrophique qui forme la Lune. La Lune de la Terre, avec le Soleil, est l’objet dominant dans notre ciel et offre une foule de caractéristiques observables que les scientifiques se préoccupent d’expliquer comment notre planète et le système solaire sont nés. La plupart des planètes de notre système solaire ont des satellites. Par exemple, Mars a deux mois, Jupiter a 79 ans et Neptune a 14 ans. Certaines lunes sont glacées, certaines sont rocheuses, certaines sont encore géologiquement actives et certaines sont relativement inactives. Comment les planètes sont arrivées à leurs satellites et pourquoi elles ont les propriétés qu’elles ont sont des questions qui pourraient éclairer de nombreux aspects de l’évolution du système solaire primitif.

La lune est un corps rocheux relativement froid, avec une quantité d’eau limitée et peu de traitement tectonique. Les scientifiques pensent actuellement que le système Terre-Lune s’est formé lorsqu’un corps de la taille de Mars appelé Theia – qui dans la mythologie grecque était la mère de Selena, la déesse de la lune – est entré en collision catastrophique avec la proto-Terre, provoquant le mélange des composants des deux corps.

On pense que les restes de cette collision se sont désintégrés assez rapidement, peut-être sur plusieurs millions d’années, pour créer la Terre et la Lune. La terre est finalement devenue plus grande et a évolué pour devenir un endroit idéal étant donné que sa taille était juste suffisante pour devenir une planète dynamique avec une atmosphère et des océans. La Lune de la Terre était finalement plus petite et n’avait pas assez de masse pour recevoir ces caractéristiques. Par conséquent, la rétention de substances volatiles telles que l’eau ou les gaz qui composent notre atmosphère, ou la rétention de suffisamment de chaleur interne pour soutenir le volcanisme planétaire et la tectonique à long terme, est idiosyncratique en termes de comment la collision qui a formé la Terre et la Lune s’est produite. Des décennies d’observations ont montré que l’histoire lunaire était beaucoup plus dynamique que prévu avec des activités volcaniques et magnétiques qui se sont produites il y a un milliard d’années, bien plus tard que prévu.

L’indice expliquant pourquoi les côtés proche et éloigné de la Lune sont si différents vient de la forte asymétrie observée dans les caractéristiques de la surface. Du côté de la Lune constamment tourné vers la Terre, toute nuit ou jour, des taches sombres et claires peuvent être remarquées à l’œil nu. Les premiers astronomes appelaient ces régions sombres «maria» et le latin «mora», pensant qu’il s’agissait de plans d’eau par analogie avec la Terre. À l’aide de télescopes, les scientifiques ont pu réaliser il y a plus d’un siècle qu’il ne s’agissait pas en réalité de mers, mais plus probablement de cratères ou de caractéristiques volcaniques.

À l’époque, la plupart des scientifiques supposaient que le côté éloigné de la lune, qu’ils ne pouvaient jamais voir, était plus ou moins similaire au côté proche.

Cependant, comme la Lune est relativement proche de la Terre, seulement à environ 380 000 km, la Lune a été le premier corps du système solaire que les humains ont pu explorer, d’abord à l’aide de vaisseaux spatiaux sans pilote, puis «en personne». À la fin des années 1950 et au début des années 1960, des sondes spatiales sans pilote lancées par l’URSS ont ramené les premières images de l’autre côté de la Lune, et les scientifiques ont été surpris de constater que les deux côtés étaient très différents. Il n’y avait presque pas de Maria de l’autre côté. Seul 1% du côté éloigné était couvert de maria, contre ~ 31% du côté proche. Les scientifiques étaient confus, mais doutaient que cette asymétrie fournisse des indices sur la naissance de la Lune.

À la fin des années 1960 et au début des années 1970, les missions Apollo de la NASA ont posé six vaisseaux spatiaux sur la Lune, et les astronautes ont renvoyé 382 kg de roches lunaires pour tenter de comprendre l’origine de la Lune par analyse chimique. Ayant les échantillons en main, les scientifiques ont rapidement réalisé que l’obscurité relative de ces taches était une conséquence de leur composition géologique, et ils étaient en fait attribués au volcanisme. Ils ont également identifié un nouveau type de signature de roche appelée KREEP – abréviation de roche enrichie en potassium (symbole chimique K), éléments de terres rares (REE, qui comprennent le cérium, le dysprosium, l’erbium, l’europium et d’autres éléments de terres rares) et le phosphore. (symbole chimique P) – qui était associé à Mary. Mais pourquoi le volcanisme et cette signature KREEP devraient être si inégalement répartis entre les côtés proche et éloigné de la Lune est encore un mystère.

Maintenant, en utilisant une combinaison d’observation, d’expériences de laboratoire et de modélisation informatique, des scientifiques de l’Institute for Earth-Life Science du Tokyo Institute of Technology, de l’Université de Floride, du Carnegie Institute of Science, de l’Université de Towson, du Johnson Space Center de la NASA et de l’Université du Nouveau-Mexique ont apporté de nouveaux traces de la façon dont la Lune a acquis son asymétrie du côté proche et éloigné. Ces traces sont associées à une propriété importante de KREEP.

Le potassium (K), le thorium (Th) et l’uranium (U) sont, ce qui est important pour cette histoire, des éléments radioactivement instables. Cela signifie qu’ils se produisent dans différentes configurations atomiques qui ont un nombre variable de neutrons. Ces atomes de composition variable sont appelés «isotopes», dont certains sont instables et se désintègrent en dégageant d’autres éléments, produisant de la chaleur.

La chaleur de la désintégration radioactive de ces éléments peut aider à faire fondre les roches dans lesquelles ils se trouvent, ce qui peut expliquer en partie leur localisation.

Cette étude montre qu’en plus d’un réchauffement accru, l’incorporation du composant KREEP dans les roches abaisse également leur température de fusion, combinant l’activité volcanique attendue à partir de modèles de désintégration simplement radiogénique. Étant donné que la plupart de ces coulées de lave ont été définies au début de l’histoire lunaire, cette étude ajoute également des limitations en termes de temps d’évolution de la Lune et de l’ordre dans lequel les différents processus se sont déroulés sur la Lune.

Ce travail a nécessité la collaboration de scientifiques travaillant sur la théorie et l’expérience. Après avoir mené des expériences de fusion de roches à haute température avec différents composants de KREEP, l’équipe a analysé les implications que cela aurait sur le moment et le volume de l’activité volcanique sur la surface lunaire, fournissant des informations importantes sur les premières étapes de l’évolution du système Terre-Lune.

Matthieu Laneuville, co-auteur de l’ELSI, commente: «En raison de l’absence relative de processus d’érosion, la surface lunaire enregistre les événements géologiques des débuts de l’histoire du système solaire. En particulier, les régions proches de la Lune ont des concentrations d’éléments radioactifs comme U et Th, contrairement à tout autre endroit sur la Lune. Comprendre les origines de ces enrichissements locaux en U et Th peut aider à expliquer les premières étapes de la formation de la Lune et, par conséquent, les conditions sur la Terre primitive. ‘

Les résultats de cette étude suggèrent que les marios lunaires enrichis en KREEP ont influencé l’évolution de la Lune depuis sa formation. Laneuville pense que des preuves de ces types de processus asymétriques et auto-amplificateurs pourraient être trouvées dans d’autres lunes de notre système solaire et pourraient être omniprésentes sur les corps rocheux de l’univers.