La Lune de la Terre a connu un début de vie difficile. Formé à partir d'un morceau de la Terre qui a été coupé lors d'une collision planétaire, il a passé ses premières années couvert par un océan mondial agité de magma en fusion avant de se refroidir et de former la surface sereine que nous connaissons aujourd'hui.

Une équipe de recherche dirigée par l'Université du Texas à Austin Jackson School of Geosciences s'est rendue au laboratoire pour recréer la fonte magmatique qui formait autrefois la surface lunaire et a découvert de nouvelles informations sur la façon dont le paysage lunaire moderne est né. Leur étude montre que la croûte de la Lune s'est initialement formée à partir de roches flottant à la surface de l'océan magmatique et se refroidissant. Cependant, l'équipe a également découvert que l'un des grands mystères de la formation du corps lunaire - comment il pourrait développer une croûte composée d'un seul minéral - ne peut pas être expliqué par la formation initiale de la croûte et doit avoir été le résultat d'un événement secondaire.

Les résultats ont été publiés le 21 novembre dans le Journal de recherche géophysique :planètes .

"C'est fascinant pour moi qu'il puisse y avoir un corps aussi gros que la Lune qui a été complètement fondu, " a déclaré Nick Dygert, professeur assistant à l'Université du Tennessee, Knoxville qui a dirigé la recherche alors qu'il était chercheur postdoctoral au département des sciences géologiques de la Jackson School. " Que nous pouvons exécuter ces expériences simples, dans ces minuscules petites capsules ici sur Terre et faire des prédictions de premier ordre sur l'évolution d'un corps aussi grand est l'une des choses vraiment excitantes de la physique minérale."

Dygert a collaboré avec le professeur agrégé de la Jackson School, Jung-Fu Lin, Professeur James Gardner et Ph.D. étudiant Edward Marshall, ainsi que Yoshio Kono, un scientifique de ligne de lumière au Laboratoire de géophysique de la Carnegie Institution de Washington.

De grandes parties de la croûte lunaire sont constituées à 98 % de plagioclase, un type de minéral. Selon la théorie dominante, que l'étude remet en cause, la pureté est due au plagioclase flottant à la surface de l'océan magmatique pendant des centaines de millions d'années et se solidifiant dans la croûte lunaire. Cette théorie repose sur l'océan de magma ayant une viscosité spécifique, un terme lié au "gluant" du magma, " qui permettrait au plagioclase de se séparer des autres minéraux denses avec lesquels il s'est cristallisé et d'atteindre le sommet.

Dygert a décidé de tester la plausibilité de cette théorie en mesurant directement la viscosité du magma lunaire. L'exploit consistait à recréer le matériau en fusion en laboratoire par fusion éclair de poudres minérales dans des proportions semblables à celles de la Lune dans un appareil à haute pression d'une installation synchrotron, une machine qui projette un faisceau concentré de rayons X à haute énergie, puis mesurer le temps qu'il a fallu à une sphère résistante à la fusion pour couler à travers le magma.

"Précédemment, il n'y avait pas eu de données de laboratoire pour étayer les modèles, " a déclaré Lin. " C'est donc vraiment la première fois que nous avons des résultats expérimentaux de laboratoire fiables pour comprendre comment la croûte et l'intérieur de la Lune se sont formés. "

L'expérience a révélé que le magma fondu avait une très faible viscosité, quelque part entre celui de l'huile d'olive et du sirop de maïs à température ambiante, une valeur qui aurait soutenu la flottation du plagioclase. Cependant, cela aurait aussi conduit à un mélange de plagioclase avec le magma, un processus qui piégerait d'autres minéraux entre les cristaux de plagioclase, créant une croûte impure sur la surface lunaire. Parce que les enquêtes par satellite démontrent qu'une partie importante de la croûte à la surface de la Lune est pure, un processus secondaire a dû refaire surface sur la Lune, exposer un plus profond, plus jeune, couche plus pure de croûte de flottation. Dygert a déclaré que les résultats soutiennent un "renversement de la croûte" sur la surface lunaire où l'ancienne croûte mixte a été remplacée par de la jeune, flottable, dépôts chauds de plagioclase pur. L'ancienne cruse aurait également pu être érodée par des astéroïdes percutant la surface de la Lune.

Dygert a déclaré que les résultats de l'étude illustrent comment des expériences à petite échelle peuvent conduire à une compréhension à grande échelle des processus géologiques qui construisent des corps planétaires dans notre système solaire et d'autres.

"Je considère la Lune comme un laboratoire planétaire, " Dygert a dit. " C'est si petit qu'il s'est refroidi rapidement, et il n'y a pas d'atmosphère ou de tectonique des plaques pour anéantir les premiers processus de l'évolution planétaire. Les concepts décrits ici pourraient être applicables à à peu près n'importe quelle planète."