🌘 Des isotopes anormalement lourds sur la face cachée de la Lune

Les basaltes lunaires rapportés par la mission chinoise Chang’e-6 portent une signature chimique inattendue. Leurs isotopes du potassium sont notablement plus lourds que ceux des échantillons des missions Apollo ou des météorites lunaires.

Cette anomalie signale les conditions extrêmes de l’impact qui a formé le bassin Pôle Sud-Aitken, la plus vaste structure d’impact de la Lune. Les scientifiques estiment que cette collision a vaporisé d’énormes quantités de roche, laissant une empreinte isotopique distinctive. L’étude a été publiée dans le Proceedings of the National Academy of Sciences.

Vue de la face cachée de la Lune, avec la Terre en arrière-plan, capturée par la mission chinoise Chang’e 5-T1.
Crédit: Agence Spatiale Nationale Chinoise et Académie des Sciences Chinoises

Le bassin Pôle Sud-Aitken s’étend sur environ 2 500 kilomètres sur la face cachée de la Lune. Il a été créé par un impact d’astéroïde massif il y a plusieurs milliards d’années. Cet événement n’a pas seulement creusé une immense dépression, il a aussi généré une chaleur et une pression colossales.

Le potassium est un élément modérément volatil, ce qui signifie qu’il peut se transformer en gaz à haute température. Lors d’un impact géant, la chaleur peut faire évaporer le potassium. Les isotopes légers s’évaporent plus facilement, laissant derrière eux une proportion plus élevée d’isotopes lourds. Ce fractionnement isotopique agit comme un thermomètre et un manomètre pour les collisions. Les scientifiques peuvent reconstituer la température et l’échelle de l’impact.

Les échantillons de Chang’e-6 montrent exactement ce schéma, confirmant que la formation du bassin SPA a été exceptionnellement énergétique. Les résultats ont montré une augmentation moyenne du potassium lourd d’environ 0,16 partie pour mille par rapport aux basaltes d’Apollo. Cette différence peut sembler infime, mais elle est très significative en géochimie isotopique.

Schéma montrant comment l’impact formateur du bassin Pôle Sud-Aitken a modifié la croûte et le manteau lunaires, entraînant une perte de volatils.
Crédit: Image par le Prof. Hengci Tian

Pour s’assurer que l’anomalie isotopique provenait de l’impact, l’équipe a testé trois explications alternatives. L’exposition aux rayons cosmiques peut altérer les isotopes, mais l’effet était trop faible. Les processus magmatiques internes à la Lune n’ont pas non plus pu produire un signal aussi fort. La contamination météoritique par l’impacteur lui-même a été envisagée, mais le schéma isotopique ne correspondait pas. Ne laissant que l’impact comme cause la plus vraisemblable.

Les chercheurs ont conclu que seule la chaleur extrême de l’impact géant pouvait expliquer l’enrichissement isotopique observé.