Il y a des milliards d'années, les lacs de lave à la surface de la lune ont fini par sécher pour former les vastes taches sombres - la maria lunaire - visibles aujourd'hui sur la face lunaire. Maintenant, grâce aux échantillons de roches récemment rendus sur Terre par la mission chinoise Chang'e 5, les scientifiques ont une nouvelle estimation du moment où l'une de ces dernières coulées de lave s'est asséchée.

Dans une étude publiée dans la revue Science , une équipe internationale de chercheurs a découvert que les roches basaltiques recueillies dans la vaste plaine volcanique connue sous le nom d'Oceanus Procellarum, une région qui aurait accueilli le volcanisme le plus récent sur la lune, ont environ 2 milliards d'années. L'âge radiométrique ferme met non seulement un point final à la période volcanique la plus active de la lune, mais sert également de repère pour calibrer le calendrier d'autres événements sur la lune avant et depuis.

Jim Tête, professeur de recherche au département de la Terre de Brown, Sciences environnementales et planétaires et co-auteur de la nouvelle étude, dit que ces échantillons - les premiers à être retournés sur Terre en 45 ans - comblent des lacunes critiques dans la compréhension des scientifiques de l'histoire de la lune.

Il a discuté des résultats dans une interview.

Q :D'où viennent ces échantillons ? et pourquoi sont-ils importants ?

Ces échantillons proviennent d'une région de la lune qui a été largement inexplorée par les engins spatiaux au sol. Les échantillons précédents des missions Apollo et des missions soviétiques Luna proviennent tous de la partie centrale et orientale de la face visible de la lune. Mais il est devenu clair que nous avons collecté plus de données de télédétection que le volcanisme le plus récent sur la lune était absolument dans cette partie ouest, de sorte que cette région est devenue une cible privilégiée pour la collecte d'échantillons. Spécifiquement, les échantillons provenaient des environs de Mons Rümker, un monticule volcanique dans la plus grande des maria lunaires, Oceanus Procellarum.

Q :Cette étude a examiné à la fois la composition et l'âge des échantillons. Commençons par l'âge. Pourquoi est-il important de connaître l'âge de ces échantillons ?

Tout d'abord, cela nous aide à comprendre combien de temps a duré le volcanisme de la jument lunaire, ce qui est d'une importance cruciale pour tous nos modèles d'évolution thermique de la Lune. Ce n'est pas tout à fait le plus jeune gisement volcanique sur la lune, mais c'est l'un des plus jeunes. Ainsi, l'âge de ce gisement impose certaines contraintes sur la durée du volcanisme marin.

Mais il est également essentiel pour établir les âges absolus d'autres caractéristiques sur la lune et ailleurs. Lorsque nous regardons une surface ou un élément sur la lune dont nous n'avons pas d'échantillons pour la datation radiométrique, nous essayons d'estimer son âge à travers la distribution taille-fréquence des cratères d'impact. Essentiellement, au fur et à mesure que le temps passe, les impacts plus importants deviennent plus rares. Donc en comptant des cratères de tailles différentes, on peut établir un âge relatif d'une surface. Mais il y a environ un milliard à trois milliards d'années, nous n'avons pas beaucoup de bons points de données pour nous dire à quoi ressemble le flux d'impact. Donc avoir une date radiométrique absolue pour cette surface nous aide à calibrer la courbe de flux, ce qui nous aide à dater d'autres surfaces. Et ce n'est pas vrai seulement pour la lune. Cela nous aide à calibrer les âges pour Mars, Vénus et ailleurs.

Q :Quels sont les principaux points à retenir en termes de composition chimique des échantillons ?

La région à partir de laquelle ces échantillons ont été prélevés est un terrane unique sur la lune, qui semble contenir des concentrations très élevées d'éléments radioactifs, en particulier de thorium. Donc une idée pour laquelle le volcanisme a duré tellement plus longtemps dans cette région par rapport à d'autres était que vous aviez tous ces éléments radioactifs concentrés ensemble, ce qui crée beaucoup de chaleur. Cette chaleur fait fondre le manteau et vous obtenez des coulées volcaniques.

Cependant, dans ces échantillons, nous n'avons pas réellement vu de composition élevée en éléments radioactifs. Si ces éléments radioactifs sont à l'origine du volcanisme dans cette région, nous nous attendons à voir une radioactivité accrue dans les échantillons. Mais nous ne l'avons pas fait. Au lieu, la composition était similaire à celle des basaltes marins provenant de gisements plus anciens. Cela jette donc un doute sur cette hypothèse de volcanisme de longue durée.

Q :Pourriez-vous partager des détails sur votre implication dans cette mission ?

Oui, cela a été absolument merveilleux de travailler avec nos collègues chinois sur ce qui a été une mission fantastique. Je voyage en Chine depuis environ une décennie pour travailler avec des chercheurs et des étudiants chinois. J'ai donné des conférences à l'Agence spatiale nationale chinoise sur mon travail avec le programme Apollo, et nous avons pu discuter des objectifs scientifiques de leur programme lunaire. Et nous avons maintenu cette collaboration en visitant des étudiants diplômés et d'autres types de choses sur la planification de base de la mission et l'exécution de la mission, et maintenant l'analyse des échantillons. À l'heure actuelle, Yuqi Qian de la China University of Geosciences-Wuhan nous rend visite à Brown et a joué un rôle énorme dans notre travail sur cette mission.

Brown a une longue histoire de ce type de collaboration internationale, revenons à notre travail avec l'Union soviétique sur le programme Luna et les missions Venera vers Vénus.

Q :Quel avenir pour cette collaboration ?

La Chine a de grandes ambitions en termes de programme d'exploration lunaire, et nous espérons continuer à travailler avec eux. Une mission potentielle est un retour d'échantillon robotisé de la face cachée de la Lune, une région appelée le pôle Sud-bassin d'Aitken. Nous voulons explorer cette zone pour diverses raisons :elle pourrait avoir exposé des dépôts du manteau lunaire, et c'est le plus ancien grand bassin d'impact et nous avons pu le dater radiométriquement avec les échantillons retournés. C'est donc un véritable point chaud d'exploration future.

Nous travaillons également avec nos collègues chinois sur leur programme Mars et leur récent rover Mars. C'est donc une période vraiment excitante pour la collaboration internationale en matière d'exploration.