La plupart des gens ne rencontrent le rubidium que sous la couleur violette des feux d'artifice, mais le métal obscur a aidé deux scientifiques de l'Université de Chicago à proposer une théorie sur la formation de la lune.

Réalisé dans le laboratoire du Pr Nicolas Dauphas, dont la recherche pionnière étudie la composition isotopique des roches de la Terre et de la Lune, la nouvelle étude a mesuré le rubidium dans les deux corps planétaires et a créé un nouveau modèle pour expliquer les différences. La percée révèle de nouvelles informations sur une énigme sur la formation de la lune qui a saisi le domaine de la science lunaire au cours de la dernière décennie, connue sous le nom de "crise isotopique lunaire".

Cette crise a débuté lorsque de nouvelles méthodes de test ont révélé que les roches de la Terre et de la Lune ont des niveaux étonnamment similaires de certains isotopes, mais des niveaux très différents des autres. Cela confond les deux principaux scénarios sur la formation de la lune :l'un étant qu'un objet géant s'est écrasé sur la Terre et a emporté un morceau avec lui pour devenir la lune (auquel cas la lune devrait avoir une composition résolument différente, principalement le corps étranger); et l'autre étant que cet objet a effacé la Terre, et les deux corps célestes se sont finalement formés à partir des miettes résultantes (auquel cas les deux maquillages devraient être pratiquement identiques).

"Il manque clairement quelque chose là-bas, " a déclaré Nicole Nie, premier auteur de l'étude, récemment publié dans Lettres de revues astrophysiques . Ancien étudiant diplômé du laboratoire de Dauphas, Nie est maintenant à la Carnegie Institution for Science.

Pour tester différentes théories, Le laboratoire de Dauphas possède une collection de roches lunaires prêtées par la NASA, (représentant chaque mission Apollo qui a récupéré des échantillons). Nie a proposé une méthode rigoureuse pour mesurer les isotopes du rubidium, un élément qui n'avait jamais été mesuré avec précision dans les roches lunaires car il est si difficile à isoler du potassium, qui est chimiquement extrêmement similaire.

Le rubidium fait partie d'une famille d'éléments qui apparaissent systématiquement avec des proportions différentes d'isotopes dans la Lune par rapport à la Terre. Quand Nie a examiné les roches lunaires, elle a découvert qu'ils contenaient en fait moins d'isotopes légers du rubidium et plus lourds que les roches terrestres.

"Il n'y avait vraiment aucun cadre pour expliquer comment cette différence s'est produite, " Dauphas dit, professeur au Département des sciences géophysiques. "Alors nous avons décidé d'en faire un."

Ils sont partis de l'idée que la Terre et l'objet géant ont été vaporisés après l'impact. Dans ce scénario, une masse qui deviendra la Terre s'unit lentement, et un anneau extérieur de débris se forme autour d'elle. Il fait toujours aussi chaud, près de 6, 000 degrés Fahrenheit, que cet anneau est probablement une couche externe aérée de vapeur entourant un noyau de magma liquide.

Heures supplémentaires, Nie et Dauphas supposent, les isotopes plus légers d'éléments comme le rubidium s'évaporent plus facilement. Ceux-ci se condensent sur la Terre, tandis que le reste des isotopes plus lourds laissés dans l'anneau finit par former la lune.

Cela leur en dit plus sur ce à quoi auraient ressemblé la première lune et la Terre. Parce qu'ils savent exactement combien d'isotopes plus légers se sont évaporés, ils ont travaillé à rebours pour découvrir à quel point la couche de vapeur aurait été saturée - la plus saturée, plus l'évaporation est lente. (Pensez à essayer de sécher votre linge par une journée très humide sous les tropiques, contre une journée sèche dans le désert.)

Ceci est utile car les caractéristiques exactes de cette phase précoce ont été difficiles à cerner. Les résultats correspondent également bien aux mesures précédentes d'autres isotopes dans les roches lunaires, comme le potassium, cuivre et zinc. "Notre nouveau scénario peut expliquer quantitativement l'épuisement lunaire non seulement du rubidium, mais aussi les éléments les plus volatils, " dit Nie.

L'étude est une étape nécessaire depuis longtemps pour relier les lignes entre les mesures isotopiques et les modèles physiques des corps proto-planétaires, dit Dauphas.

"C'était un lien qui manquait, et nous espérons que cela contribuera à limiter les scénarios de formation de la première lune et de la Terre à l'avenir, " il a dit.