Une micrométéorite lunaire préserve les débuts du système solaire

Il y a environ un demi-siècle, six missions Apollo et trois missions Luna sur la Lune ont collecté des échantillons de roche. Les premiers rapportaient quelque 380 kg, et les seconds rapportaient moins d’un ½ kg. Les conservateurs de ces collections ont sagement conservé une grande partie de ce matériel au fil des ans pour de futures études scientifiques. Plus récemment, les programmes chinois d’exploration lunaire Chang’e 5 est revenu de la Lune en décembre 2020 avec 2 kg de matière qui seront bientôt disponibles pour analyse.

Les progrès de l’instrumentation et de l’analyse géologiques et chimiques ont maintenant permis aux chercheurs d’étudier de minuscules échantillons, certains d’à peine 100 à 200 µm de diamètre. Un tel fragment de sol de la Luna 16 mission a été récemment étudiée par Svetlana Demidova de l’Institut Vernadsky de géochimie et de chimie analytique à Moscou et ses collègues. L’équipe a découvert que l’échantillon est probablement une micrométéorite pierreuse qui a probablement percuté la Lune il y a au plus tôt 3,4 milliards d’années et peut-être il y a environ 1 milliard d’années.

Demidova et ses collègues ont utilisé une suite d’outils géochimiques pour interroger la minuscule tache, illustrée ci-dessous dans une image d’électrons rétrodiffusés. Les phases minérales de plagioclase (Pl), mises en évidence par les carrés jaunes, ont été étudiées à l’aide de la spectroscopie Raman et montrent des signes d’ondes de choc, ce qui indique un événement d’impact. De plus, les mesures des isotopes de l’oxygène de l’olivine (Ol) et du pyroxène (Px) dans l’échantillon sont distinctes de celles de la roche lunaire.

La composition isotopique de l’oxygène de l’échantillon correspond le plus à celle des chondrites LL extralunaires. Il s’agit d’un groupe de météorites pierreuses communes avec une concentration relativement faible en fer et en métal et dont les astéroïdes parents ont peut-être bombardé le système Terre-Lune au début de son histoire.

Crédit : S.I. Demidova et al., Mouiller. Astre. (2022), doi : 10.1038/s41550-022-01623-0

Le grain de merrillite (Mer) dans le Luna 16 a permis aux chercheurs de vieillir le fragment à l’aide d’une datation radiométrique uranium-plomb. L’âge résultant de 4,5 milliards d’années correspond à l’époque à laquelle on pensait que les chondrites se formaient dans le système solaire primitif. Cet âge signifie également que des impacts ultérieurs et d’autres activités ont ensuite chauffé l’échantillon à 400 ° C maximum, la température à laquelle le chronomètre U – Pb aurait été réinitialisé.

L’âge de 4,5 milliards d’années indique quand le minéral de merrillite dans l’échantillon s’est formé mais pas nécessairement quand l’échantillon est arrivé sur la Lune. Le fragment aurait pu toucher la zone à proximité du Luna 16 site d’atterrissage ou y ont été transportés comme éjecta d’un impact ailleurs sur la surface de la Lune. Compte tenu de l’âge du basalte qui a rempli l’immense cratère d’impact où Luna 16 échantillon a été trouvé, Demidova et ses collègues soupçonnent que le fragment est arrivé sur la Lune il y a environ 3,4 milliards d’années.

Le fragment a une composition minéralogique curieusement similaire à l’astéroïde Itokawa, un objet proche de la Terre que les Japonais Hayabusa mission datée d’avoir 1 milliard d’années. Cette similitude laisse ouverte la possibilité que le fragment provienne d’un objet avec une composition similaire à l’astéroïde Itokawa.

L’objet de type Itokawa aurait pu soit impacter la Lune, soit perdre du matériel en traversant le système Terre-Lune. Avec de nombreux échantillons lunaires restant dans Apollo, Luna et Chang’e 5 archives, les chercheurs peuvent être en mesure de trouver des preuves à l’appui de ces possibilités. (SI Demidova et al., Mouiller. Astre.2022, doi : 10.1038/s41550-022-01623-0.)

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