Le 21 juillet 1969, l’humanité a fait ses premiers pas sur un autre corps céleste. Au cours des quelques heures passées sur la surface lunaire, l’équipage d’Apollo 11 a recueilli et ramené sur Terre 21,55 kg d’échantillons. Presque exactement 50 ans plus tard, ces échantillons continuent de nous renseigner sur les événements clés des débuts du système solaire et sur l’histoire du système Terre-Lune. Déterminer l’âge de la Lune est également important pour comprendre comment et à quelle époque la Terre s’est formée, et comment elle a évolué au tout début du système solaire.
Cette étude se concentre sur les signatures chimiques de différents types d’échantillons lunaires collectés par les différentes missions Apollo. En comparant les quantités relatives de différents éléments dans les roches qui se sont formées à différentes époques, il est possible d’apprendre comment chaque échantillon est lié à l’intérieur de la Lune et à la solidification de l’océan magmatique « , explique le Dr Raúl Fonseca de l’Université de Cologne, qui étudie les processus qui se sont produits à l’intérieur de la Lune dans des expériences de laboratoire avec son collègue le Dr Felipe Leitzke.
La Lune s’est probablement formée à la suite d’une collision géante entre un corps planétaire de la taille de Mars et la Terre primitive. Au fil du temps, la Lune s’est accrétée à partir du nuage de matière projeté dans l’orbite de la Terre. La Lune naissante était recouverte d’un océan de magma, qui a formé différents types de roches en refroidissant. Ces roches ont enregistré des informations sur la formation de la Lune, et on peut encore les trouver aujourd’hui sur la surface lunaire », explique le Dr Maxwell Thiemens, ancien chercheur de l’université de Cologne et auteur principal de l’étude. Le Dr Peter Sprung, co-auteur de l’étude, ajoute : « De telles observations ne sont plus possibles sur Terre, car notre planète a été géologiquement active au fil du temps. La Lune offre donc une occasion unique d’étudier l’évolution planétaire.’
Les scientifiques de Cologne ont utilisé la relation entre les éléments rares hafnium, uranium et tungstène comme une sonde pour comprendre la quantité de fusion qui s’est produite pour générer les basaltes de type mare, c’est-à-dire les régions noires de la surface lunaire. Grâce à une précision de mesure sans précédent, l’étude a pu identifier des tendances distinctes parmi les différentes suites de roches, ce qui permet désormais de mieux comprendre le comportement de ces éléments rares clés.
L’étude de l’hafnium et du tungstène sur la Lune est particulièrement importante car ils constituent une horloge radioactive naturelle de l’isotope hafnium-182 se désintégrant en tungstène-182. Cette désintégration radioactive n’a duré que pendant les 70 premiers millions d’années du système solaire. En combinant les informations sur l’hafnium et le tungstène mesurées dans les échantillons Apollo avec les informations provenant d’expériences en laboratoire, l’étude révèle que la Lune a déjà commencé à se solidifier dès 50 millions d’années après la formation du système solaire. ‘Cette information sur l’âge signifie que tout impact géant a dû se produire avant cette période, ce qui répond à une question âprement débattue au sein de la communauté scientifique concernant la date de formation de la Lune’, ajoute le professeur Dr Carsten Münker de l’Institut de géologie et de minéralogie de l’UoC, auteur principal de l’étude.
Maxwell Thiemens conclut : Les premiers pas de l’humanité sur un autre monde, il y a exactement 50 ans, ont fourni des échantillons qui nous ont permis de comprendre la chronologie et l’évolution de la Lune. La formation de la Lune ayant été le dernier événement planétaire majeur après la formation de la Terre, l’âge de la Lune fournit un âge minimum pour la Terre également.’