Cela fait plus de 50 ans que les missions Apollo, et à ce moment-là, les analyses chimiques des matériaux lunaires récupérés ont révolutionné notre compréhension des matériaux planétaires. L'une des principales conclusions de cette recherche est la reconnaissance que la lune est exceptionnellement appauvrie en éléments volatils particuliers, et que ces roches lunaires présentent également de grandes anomalies chimiques contrairement à tout ce qui est vu sur Terre.

Dans une nouvelle recherche rédigée par l'étudiant diplômé de l'Université du Nouveau-Mexique Tony Gargano et des scientifiques du Center for Stable Isotopes de l'UNM, en collaboration avec des scientifiques du Johnson Space Center de la NASA, les chercheurs se sont concentrés sur les analyses chimiques des halogènes, ou les éléments hautement réactifs F, Cl, Frère, et moi (fluor, chlore, brome, et iode). Ils ont découvert que les matériaux lunaires sont exceptionnellement appauvris en ces éléments, avec des quantités inhabituellement élevées de la forme lourde (isotope stable) du chlore, qu'ils expliquent à la suite de l'impact géant de la formation de la lune. L'étude de ces éléments volatils et systèmes isotopiques aide les scientifiques à mieux comprendre l'évolution chimique des planètes. Le rapport est publié aujourd'hui dans le Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ), intitulé "Composition isotopique du chlore et teneur en halogène des échantillons de retour d'Apollo".

Gargano dit, "Quand nous essayons de comprendre comment les planètes se forment et comment la vie peut y être maintenue, nous avons le souci de retenir certains éléments nécessaires à la vie comme l'hydrogène, ou de l'eau, mais nous savons aussi que nous devons en perdre, comme le Cl, qui peut être toxique pour la vie à des concentrations élevées. La lune est une étude de cas sur la façon dont les éléments volatils sont traités tout au long de l'évolution planétaire.

Professeur Zachary Sharp, au Département des sciences de la Terre et des planètes de l'UNM, et le conseiller de Gargano, dit, "La composition isotopique du chlore de ces roches ne ressemble à rien de ce que nous avons jamais vu, et il est important de découvrir comment ces éléments se perdent au fil du temps."

En outre, Gargano a reçu une bourse d'études supérieures de la NASA et a passé du temps au Johnson Space Center de la NASA avec le scientifique planétaire Justin Simon pour effectuer des analyses supplémentaires à l'aide d'instruments au Center for Isotope Cosmochemistry &Geochronology Lab (CICG) de la NASA. un laboratoire qui mesure une grande variété d'éléments et leurs isotopes pour comprendre l'origine du système solaire, les processus qui ont transformé la poussière et le gaz nébuleux en éléments constitutifs des planètes, et la formation des planètes.

L'équipe de l'UNM et de la NASA a développé ensemble une méthode d'analyse des teneurs en traces d'halogènes dans les matériaux planétaires et a mesuré la quantité de fluor, chlore, le brome et l'iode dans les échantillons lunaires. Spécifiquement, ils ont analysé les roches lunaires connues sous le nom de basaltes marins et les anorthosites ferreuses. Ils ont découvert que ces roches ont une très faible teneur en halogène ainsi que des quantités inhabituellement élevées de l'isotope lourd du chlore.

Les chercheurs expliquent que l'impact géant formant la lune a conduit à l'expulsion violente de Cl et d'autres halogènes qui ont contribué aux chimies uniques des roches de la lune. Gargano explique l'importance de ce travail :« Nous savons que la quantité de chlore perdue d'une planète tout au long de son histoire de formation se reflète dans la composition en isotopes Cl des roches de ce corps. En fin de compte, tout est parti des mêmes matériaux originaux présents au début du système solaire, mais différentes planètes ont subi différentes évolutions chimiques qui se traduisent par des compositions chimiques différentes que nous pouvons mesurer aujourd'hui."

les conseillers de Gargano, en plus de Sharp, comprennent Charles Shearer de l'Institute for Meteoritics, qui furent tous les deux les premiers à mesurer les isotopes du chlore dans les roches lunaires. Gargano et al ont développé cette recherche pionnière.

"Nous avons utilisé un spectromètre de masse dans notre laboratoire du Centre des isotopes stables de l'UNM pour effectuer ces mesures d'échantillons lunaires collectés par les astronautes d'Apollo, " a déclaré Gargano. " Le fait important est que nous avons utilisé une série de roches appelées anorthosites ferreuses qui sont parmi les roches les plus anciennes que nous ayons qui enregistrent les premiers stades de l'évolution de la lune. Ces rochers, qui sont la partie blanche de la lune que vous pouvez voir depuis la Terre, ne contiennent pas l'apatite minérale, c'est en grande partie ce qui a été mesuré depuis les premiers travaux de Sharp en 2010."

Les auteurs ont également découvert que l'apatite lunaire (un minéral contenant de grandes quantités de chlore) a des valeurs d'isotope de chlore beaucoup plus élevées que la roche en vrac. Sharp explique cette importance :« De nombreux scientifiques se sont auparavant concentrés sur les mesures in situ de l'apatite à cristallisation tardive en raison de la facilité d'analyse et les mesures des isotopes de chlore dans la roche en vrac sont limitées, avec peu de comparaisons avec les mesures in-situ effectuées sur l'apatite."

"Ces mesures d'isotopes de chlore en vrac sont difficiles et n'ont été effectuées par Zach et moi-même que sur des matériaux lunaires, " dit Gargano.

"La partie fascinante était les données isotopiques et ce qu'elles nous ont dit sur la façon dont la lune se dévolatise et se refroidit, " ajoute Sharp. "Nous savons que c'est le résultat de l'impact géant entre la proto-Terre et la lune qui a provoqué un transfert de masse au cours de cet événement. Ce sont des données très inhabituelles et soulèvent la question :pourquoi cela se produit-il sur la lune et non sur la Terre ?