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Pourquoi la surface de la Lune est-elle « pure » ?

Buzz Aldrin sur la Lune en 1969

La Lune a connu un début de vie difficile. Formée à partir d’un morceau de la Terre arraché suite à une collision planétaire, notre satellite aura passé ses premières années recouvert d’un océan global de magma en fusion avant de se refroidir et de former la surface désolée que nous connaissons aujourd’hui. Seulement, une question se pose. Nous savons que la surface lunaire est quasiment « pure », composée à 98 % de plagioclase, un type de minéral. Comment expliquer ceci, sachant que la croûte terrestre est elle-même composée de toute une variété de minéraux ? Si la Lune est un ancien morceau de la Terre, ne devrait-elle pas être composée des mêmes minéraux ?

Une équipe de recherche dirigée par l’Université du Texas, à Austin, ont réussi à recréer en laboratoire la fonte magmatique qui formait autrefois la surface lunaire. Leur étude nous montre que la croûte lunaire se serait en premier lieu formée de roches flottant à la surface de l’océan de magma, se refroidissant ensuite. Cependant, l’équipe a également constaté que l’un des grands mystères de la formation du corps lunaire – soit, comment la croûte ne peut-elle être composée que d’un seul minéral – ne peut être expliqué par la formation initiale de cette croûte, et qu’un événement secondaire a dû avoir lieu. Les résultats de cette étude ont été publiés le 21 novembre dans le Journal for Geophysical Research : Planets.

Selon la théorie dominante, que l’étude remet en question, la pureté de la surface lunaire est due au fait que le plagioclase flotte à la surface de l’océan magmatique sur des centaines de millions d’années avant de se solidifier. Cette théorie repose sur un océan de magma ayant une viscosité spécifique, qui permettrait au plagioclase de se séparer des autres minéraux denses avec lesquels il cristallise et de remonter au sommet. Seulement dans ces expériences faites en laboratoire, et après avoir mesuré la viscosité du magma lunaire, les chercheurs se sont aperçus que celle-ci était plus faible que prévu, se plaçant entre celle de l’huile d’olive et celle du sirop de maïs. Cette viscosité, expliquent les chercheurs, aurait conduit à un mélange de plagioclase avec le magma, un processus qui aurait piégé d’autres minéraux entre les cristaux de plagioclase, créant une croûte impure sur la surface lunaire.

Étant donné que les investigations satellitaires démontrent que la surface de la Lune est quasiment pure, un processus secondaire doit avoir en quelque sorte « remodelé » cette croûte, exposant une couche plus profonde, plus jeune et plus pure à la surface. La croûte initiale, frappée par des impacts de météorites, aurait ainsi été peu à peu remplacée, ne laissant finalement que du plagioclase à la surface. « Que nous puissions mener ces expériences simples dans ces minuscules petites capsules, ici sur Terre et faire des prédictions de premier ordre sur l’évolution d’un si grand corps, est l’une des choses les plus excitantes de la physique minérale« , explique Nick Dygert, professeur adjoint à l’Université du Tennessee, à Knoxville, co-auteur de cette étude.

Ainsi des expériences à petite échelle peuvent conduire à une compréhension des processus géologiques à plus grande échelle, sur des corps planétaires dans notre Système solaire et d’autres. « Je vois la Lune comme un laboratoire planétaire« , dit-il. « Elle est si petite qu’elle s’est refroidie rapidement, et il n’y a pas d’atmosphère ou de tectonique des plaques pour effacer les premiers processus de l’évolution planétaire. Les concepts décrits ici pourraient être applicables à peu près n’importe quelle planète« .

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