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La Lune s’est formée 50 millions d’années après le système solaire

Quel est l’âge du système solaire? « On fixe la création de notre planète et du système solaire à 4,567 milliards d’années », explique la Dre Vinciane Debaille, responsable du laboratoire G-TIME (Geochemistry: Tracing with Isotopes, Minerals, and Elements), à l’Université Libre de Bruxelles (ULB). Comment le sait-on? « Grâce aux minéraux les plus anciens que nous avons pu dater jusqu’à présent et qui se sont formés à cette époque, au départ du nuage de gaz qui a donné naissance à notre système solaire », explique la scientifique.

Et la Lune? « La théorie qui tient actuellement le plus la corde concernant la naissance de la Lune passe par un impact entre la Terre primitive et un autre corps céleste de la taille de Mars. Lors de cet impact des débris ont été éjecté des deux corps. Ces débris se sont ensuite agglomérés pour former la Lune ».

Une étude menée sur des roches lunaires des missions Apollo

Quant à savoir quand s’est produit cet événement, les géologues et les planétologues hésitent. Ou du moins, hésitaient.

« Nous ne pouvons mesurer directement la date de cet impact. Les chercheurs se basent donc uniquement sur des déductions issues de modélisations de la formation du système solaire »,précise la scientifique bruxelloise. Et c’est ici qu’interviennent les dernières avancées en la matière, publiées par le Dr Maxwell Thiemens.

Actuellement membre du Laboratoire G-TIME de la Faculté des Sciences de l’Université libre de Bruxelles dans le cadre du projet EoS « ET-HoME », Maxwell Thiemens est le premier auteur de cette étude, réalisée lors de sa thèse à l’Université de Cologne.

Ses nouvelles données indiquent que cet impact n’a pas eu lieu 200 millions d’années après le début du système solaire mais bien seulement 50 millions d’années après le début de la formation du système solaire. Soit 150 millions d’années plus tôt. La Lune a donc 150 millions d’années de plus que ce que l’on pensait.

Le Dr Thiemens est arrivé à cette conclusion en analysant la composition chimiques de quelques échantillons lunaires rapportés par les astronautes des missions Apollo.

L’hafnium et le tungstène livrent la clé du mystère

Avec ses collègues, il a comparé la teneur en différents éléments de roches formées à différentes époques. La relation entre des éléments rares tels que l’hafnium, l’uranium et le tungstène peut notamment être utilisée comme une «sonde» afin de quantifier le pourcentage de fusion qui a produit les roches basaltiques qui se trouvent dans les « mers » de la Lune (les taches noires à la surface de la Lune qui n’ont de mer que le nom !).

« L’étude de l’hafnium et du tungstène sur la Lune est particulièrement importante, car ils constituent une horloge radioactive naturelle, l’isotope hafnium-182 se désintégrant en tungstène-182 », précise-t-on à l’ULB. « Ce processus s’est arrêté alors que le système solaire n’avait que 70 millions d’années. Les chercheurs ont combiné les données d’hafnium et de tungstène obtenues lors de l’analyse des échantillons lunaires, d’une part, et les connaissances sur leur affinité avec certains minéraux obtenues par le biais d’expériences, d’autre part. Leur étude conclut que la Lune a commencé à se solidifier environ 50 millions d’années après la formation du système solaire.

De nouveaux échantillons lunaires à l’ULB

« Connaître l’âge de cet impact est important parce que cela nous renseigne aussi sur l’histoire de la Terre », reprend la Dre Debaille. « Par exemple en ce qui concerne les éléments volatils. Ils ont dû exister à cette époque. Lors de l’impact qui a donné naissance à la Lune, ils se sont échappés. La Terre en a ensuite capturé d’autres, manifestement…. ».

Les chercheurs de l’ULB sont loin d’en avoir terminé avec la Lune. Ils viennent encore de recevoir ce lundi cinq nouveaux microscopiques échantillons d’une certaine famille de roches lunaires issus des missions Apollo 16, 17 et 18.

Trois types de roches sur notre satellite naturel

« Il existe trois grandes familles de roche lunaires », explique la Dr Debaille.
« La famille des roches blanches, des anorthosites, qui sont des minéraux très clairs et qui font que lorsqu’on observe la Lune celle-ci est lumineuse ». Il y a ensuite la famille des « mers », comme la mer de la Tranquillité où s’est posé Apollo 11 il y a 50 ans. « Il s’agit de régions plus sombres, à cause de la présence de basaltes, très riches en titane », dit la chercheuse.

Enfin il existe encore une troisième famille mystérieuse appelée « riche en magnésium. « C’est un peu une catégorie fourre-tout de roches lunaires », indique Vinciane Debaille. « En réalité elle ne se compose pas d’une seule famille mais de plusieurs sous-familles de roches. Et ce sont celles-ci que nous allons désormais étudier à l’ULB ».

Objectif: mieux connaître la face cachée

« Les échantillons lunaires que nous venons de recevoir à l’Université libre de Bruxelles proviennent précisément de cette troisième famille de roches. Nous allons tenter de comprendre quelles sont les événements qui leur ont donné naissance et comprendre comment d’un point de vue géologique, elles on évolué ».

Mais à-propos, pourquoi ne se contente donc pas d’étudier simplement les météorites qui tombent sur Terre pour mieux connaître la Lune? La plupart de ces météorites proviennent pourtant de notre satellite naturel.

« Les échantillons lunaires et les météorites lunaires sont complémentaires », indique la Dre Debaille. « Un des grands attraits des roches lunaires est qu’on connaît parfaitement leur site d’origine. Cette localisation nous échappe par contre totalement en ce qui concerne les météorites, qui peuvent provenir de n’importe quelle régions de la surface lunaire ».

« Ensuite, les roches lunaires provenant des récoltes faites par les astronautes du programme Apollo sont parfaitement préservées de toute contamination terrestre, érosion voire pollution par notre propre atmosphère. Ce qui n’est évidemment pas le cas des météorites qui sont parfois découvertes des milliers d’années après avoir touché la Terre ».

La Lune est loin de nous avoir livré tous ses secrets. La géologue de l’ULB aimerait pouvoir en apprendre davantage sur les roches de… la face cachée du satellite naturel de la Terre. « Il existe manifestement des anomalies chimiques entre les roches provenant de la face visible de la Lune et celles de la face cachée. Le relief de la face cachée et d’ailleurs très différent de celui de la face visible. Pouvoir analyser des échantillons roche provenant de la face cachée est un rêve que caresse tout géologue sur Terre. Et qui nous en dirait encore un peu plus sur l’histoire de la Lune et de notre propre planète »!

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