La mission indienne Chandrayaan-3 a fourni les premières mesures de la composition du sol près du pôle sud de la Lune. 1. Les minéraux découverts fournissent une preuve supplémentaire que la surface lunaire a complètement fondu peu de temps après la formation de la lune.

Le Atterrisseur Chandrayaan-3 Vikram a atterri à la surface le 23 août 2023. Il a déployé un rover appelé Pragyan, qui a collecté des données allant de la température aux mesures sismologiques sur 10 jours.

Pragyan a également étudié la composition chimique du régolithe : le matériau fin qui recouvre une grande partie de la surface lunaire. Le rover s’est arrêté 23 fois et a déployé un instrument appelé spectromètre à rayons X de particules alpha (APXS).

Santosh Vadawale, astronome aux rayons X au laboratoire de recherche physique d'Ahmedabad, en Inde, et ses collègues ont analysé les données de rayonnement collectées par l'APXS et ont utilisé ces informations pour identifier les éléments du régolithe et leurs abondances relatives, ce qui a révélé la composition minérale du sol. L’équipe a découvert que les 23 échantillons étaient principalement composés de ferroanorthosite, un minéral commun sur la Lune. Les résultats ont été annoncés aujourd'huiNaturepublié.

"C'est un peu ce à quoi nous nous attendions sur la base des données orbitales, mais il est toujours bon d'obtenir la vraie vérité", déclare Lindy Elkins-Tanton, planétologue à l'Arizona State University à Tempe.

Les atterrisseurs précédents ont obtenu des résultats similaires. Cependant, les échantillons de Chandrayaan-3 sont les d'abord de la région subpolaire: les atterrisseurs précédents ont visité les zones équatoriales et de latitude moyenne. Ensemble, cela suggère que la composition du régolithe est uniforme sur toute la surface lunaire.

Vadawale dit que c'est une confirmation directe que la surface lunaire était une mer de magma en fusion immédiatement après sa formation. La théorie de la mer de magma lunaire a été proposée pour la première fois par deux groupes indépendants en 1970 après avoir analysé les roches collectées lors de l'atterrissage d'Apollo 11 en 1969.

Origine de la lune

Le meilleur modèle sur l'origine de la Lune suggère que la Terre nouvellement formée a été frappée par un gros impacteur appelé Theia, qui a vaporisé la surface de la planète et a éjecté une grande quantité de matière en orbite. La matière dispersée s’est rapidement regroupée et a formé la lune. Cette théorie de l'impact explique pourquoi les roches lunaires ont une composition isotopique similaire à celle de la Terre.

Le matériau qui formait la lune contenait beaucoup d’énergie qui devait être dissipé. Celle-ci s'est échappée sous forme de chaleur et a fait fondre la surface de la jeune lune en une mer de magma. Des roches mafiques denses riches en métaux tels que le magnésium se sont enfoncées à l'intérieur de la Lune. Des roches plus légères, dont l'anorthosite, flottaient vers le haut, formant des hautes terres similaires à celles visitées par Chandrayaan-3.

"Cela conforte en outre l'hypothèse de la mer de magma lunaire", déclare Mahesh Anand, planétologue à l'Open University de Milton Keynes, au Royaume-Uni.

Vadawale et ses collègues ont découvert que leurs échantillons contenaient des quantités élevées de magnésium par rapport aux niveaux de calcium. Cela suggère que des matériaux mafiques plus profonds ont été mélangés au régolithe.

Les chercheurs attribuent cela aux événements qui ont formé un énorme cratère d'impact appelé bassin Pôle Sud-Aitken, dont le bord se trouve à 350 kilomètres du site d'atterrissage de Chandrayaan-3. "Lorsque vous créez un cratère d'impact aussi grand, il est censé creuser des matériaux plus profonds", explique Vadawale, car l'impacteur pénètre profondément dans la croûte. Ce matériau plus profond et riche en magnésium aurait été réparti sur une vaste zone, modifiant légèrement la composition du régolithe étudié par Pragyan.

Un problème avec cette idée, cependant, est que le bassin Pôle Sud-Aitken semble être dominé par un minéral appelé pyroxène, ce qui ne correspond pas tout à fait aux données de Pragyan, dit Anand. La clarification nécessitera probablement le retour d’échantillons sur Terre, dit-il.

C’est exactement ce que vise la prochaine mission Chandrayaan, qui en est aux premiers stades de développement.

« Pour moi, c'est une histoire sur Succès du programme spatial indien dit Elkins-Tanton.