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Illustration d’un artiste du vaisseau spatial chinois Chang’e 5 à retour d’échantillons. Crédit : CNSA/NASA
Les scientifiques partagent l’analyse des premiers échantillons frais de la lune depuis plus de 40 ans.
Une sonde lunaire lancée par l’agence spatiale chinoise a récemment ramené les premiers échantillons frais de roche et de débris de la lune depuis plus de 40 ans. Aujourd’hui, une équipe internationale de scientifiques – dont un expert de l’Université de Washington à St. Louis – a déterminé l’âge de ces roches lunaires à près de 1,97 milliard d’années.
“C’est l’échantillon parfait pour combler un écart de 2 milliards d’années”, a déclaré Brad Jolliff, professeur Scott Rudolph de sciences de la Terre et des planètes en arts et sciences et directeur du McDonnell Center for the Space Sciences de l’université. Jolliff est un co-auteur basé aux États-Unis d’une analyse des nouvelles roches lunaires dirigée par l’Académie chinoise des sciences géologiques, publiée le 7 octobre 2021 dans la revue Science.
La détermination de l’âge fait partie des premiers résultats scientifiques rapportés de la mission réussie Chang’e-5, qui a été conçue pour collecter et retourner sur Terre des roches provenant de certaines des surfaces volcaniques les plus jeunes de la lune.
Un symbole marque l’endroit (en haut à gauche) où le vaisseau spatial Chang’e-5 a atterri et a collecté des échantillons sur la lune. (Image créée avec : Lunar QuickMap [https://quickmap.lroc.asu.edu], une collaboration entre la NASA, l’Arizona State University et Applied Coherent Technology Corp.)
“Bien sûr, ‘jeune’ est relatif”, a déclaré Jolliff. « Toutes les roches volcaniques collectées par Apollo avaient plus de 3 milliards d’années. Et tous les jeunes cratères d’impact dont l’âge a été déterminé à partir de l’analyse d’échantillons ont moins d’un milliard d’années. Les échantillons de Chang’e-5 comblent donc une lacune critique.
L’écart auquel fait référence Jolliff est important non seulement pour l’étude de la lune, mais également pour l’étude d’autres planètes rocheuses du système solaire.
En tant que corps planétaire, la lune elle-même a environ 4,5 milliards d’années, presque aussi vieille que la Terre. Mais contrairement à la Terre, la Lune n’a pas les processus d’érosion ou de formation de montagnes qui ont tendance à effacer les cratères au fil des ans. Les scientifiques ont profité des cratères persistants de la lune pour développer des méthodes d’estimation de l’âge de différentes régions de sa surface, basées en partie sur la façon dont la zone semble être trouée de cratères.
Cette étude montre que les roches lunaires renvoyées par Chang’e-5 n’ont qu’environ 2 milliards d’années. Connaissant avec certitude l’âge de ces roches, les scientifiques sont désormais en mesure de calibrer plus précisément leurs importants outils de chronologie, a déclaré Jolliff.
« C’est un résultat phénoménal. En termes de temps planétaire, c’est une détermination très précise.
– Brad Jolliff
« Les scientifiques planétaires savent que plus il y a de cratères sur une surface, plus elle est ancienne ; moins il y a de cratères, plus la surface est jeune. C’est une belle détermination relative », a déclaré Jolliff. “Mais pour mettre des dates d’âge absolues là-dessus, il faut avoir des échantillons de ces surfaces.”
“Les échantillons d’Apollo nous ont donné un certain nombre de surfaces que nous avons pu dater et mettre en corrélation avec les densités de cratères”, a expliqué Jolliff. “Cette chronologie des cratères a été étendue à d’autres planètes – par exemple, pour Mercure et Mars — pour dire que les surfaces avec une certaine densité de cratères ont un certain âge.
“Dans cette étude, nous avons obtenu un âge très précis autour de 2 milliards d’années, plus ou moins 50 millions d’années”, a déclaré Jolliff. « C’est un résultat phénoménal. En termes de temps planétaire, c’est une détermination très précise. Et cela suffit pour distinguer les différentes formulations de la chronologie.
D’autres découvertes intéressantes de l’étude concernent la composition des basaltes dans les échantillons retournés et ce que cela signifie pour l’histoire volcanique de la lune, a noté Jolliff.
Les résultats présentés dans l’article de Science ne sont que la pointe de l’iceberg, pour ainsi dire. Jolliff et ses collègues examinent maintenant les échantillons de régolithe à la recherche de clés pour d’autres problèmes scientifiques lunaires importants, tels que la recherche de morceaux et de morceaux jetés dans le site de collecte de Chang’e-5 à partir de cratères d’impact éloignés et jeunes tels qu’Aristarque, pour éventuellement déterminer les âges. de ces petites roches et la nature des matériaux de ces autres sites d’impact.
Jolliff a travaillé pendant plus de 15 ans avec les scientifiques du Centre de microsonde ionique sensible à haute résolution (SHRIMP) de Pékin qui ont dirigé cette étude, y compris le co-auteur de l’étude Dunyi Liu. Cette relation à long terme est possible grâce à un accord de collaboration spécial qui inclut l’Université de Washington et son Département des sciences de la Terre et des planètes, et l’Université du Shandong à Weihai, en Chine, avec le soutien du McDonnell Center for the Space Sciences de l’Université de Washington.
“Le laboratoire de Pékin où les nouvelles analyses ont été effectuées est parmi les meilleurs au monde, et ils ont fait un travail phénoménal en caractérisant et en analysant les échantillons de roche volcanique”, a déclaré Jolliff.
« Le consortium comprend des membres de Chine, d’Australie, des États-Unis, du Royaume-Uni et de Suède », a poursuivi Jolliff. « C’est la science faite de la manière idéale : une collaboration internationale, avec un partage gratuit des données et des connaissances – et le tout fait de la manière la plus collégiale possible. C’est de la diplomatie par la science.
Jolliff est un spécialiste de la minéralogie et a apporté son expertise pour cette étude des échantillons Chang’e-5. Ses recherches personnelles portent sur la Lune et Mars, les matériaux qui composent leurs surfaces et ce qu’ils racontent sur l’histoire des planètes.
En tant que membre de l’équipe scientifique Lunar Reconnaissance Orbiter Camera et chef de l’équipe de l’Université de Washington à l’appui de NasaDans le cadre du programme Apollo Next Generation Sample Analysis (ANGSA), Jolliff étudie la surface de la lune, reliant ce qui peut être vu depuis l’orbite à ce que l’on sait de la lune grâce à l’étude des météorites lunaires et des échantillons d’Apollo – et maintenant, de Chang’ e-5 échantillons.
Référence : « Âge et composition des jeunes basaltes sur la Lune, mesurés à partir d’échantillons retournés par Chang’e-5 » 7 octobre 2021, Science.
DOI : 10.1126/science.abl7957
