4,46 milliards d’années : la Lune serait plus vieille de 40 millions d’années
Une nouvelle analyse des roches lunaires a repoussé l’âge de la lune de 40 millions d’années. Cela signifie qu’elle s’est formée il y a au moins 4,46 milliards d’années.
Image d’entête : l’astronaute de la mission Apollo 17 Harrison Schmitt en 1972, couvert de poussière lunaire (régolithe). (NASA)
Pour les scientifiques, la Lune est née de la collision d’une planète de la taille de Mars avec la Terre, qui a projeté une boule de roche en fusion dans l’espace. Lorsque la surface magmatique de cet objet s’est refroidie et solidifiée, des cristaux de silicium appelés zircons se sont formés. Grâce à leur résistance à la chaleur et aux environnements hostiles, ces cristaux survivent encore et peuvent être utilisés pour identifier les premiers moments de l’existence de la Lune.
Une nouvelle étude de ces minuscules grains de zircon dans des échantillons lunaires du programme Apollo suggère que la Lune est encore plus vieille que nous le pensions, de 40 millions d’années. Cela signifie donc qu’elle a au moins 4,46 milliards d’années, selon une équipe dirigée par la géologue Jennika Greer, aujourd’hui à l’université de Glasgow, soit un peu moins que la Terre, dont l’âge est estimé à 4,54 milliards d’années.
Selon le cosmochimiste Philipp Heck, du musée Field et de l’université de Chicago (États-Unis) :
Ces cristaux sont les plus anciens solides connus qui se sont formés après l’impact géant. Et comme nous connaissons l’âge de ces cristaux, ils servent de point d’ancrage à la chronologie lunaire.
On ne sait pas précisément comment et quand la Lune s’est formée, mais la présence de certains éléments spécifiques suggère fortement une origine terrestre. L’hypothèse d’un impact gigantesque est actuellement privilégiée. Il se serait produit au début du système solaire, à une époque où les astronomes s’attendent à ce qu’un nombre beaucoup plus important de gros objets et de protoplanètes volent et se heurtent les uns les autres. Les estimations ont varié quant à la date de cet impact, mais un nombre croissant de preuves, basées sur la datation d’échantillons lunaires, suggèrent qu’il s’est produit bien plus tôt que les suppositions initiales d’il y a environ 4,4 milliards d’années, certaines analyses suggérant qu’elle s’est formée il y a déjà 4,51 milliards d’années.
Les cristaux de zircon sont un excellent moyen de retracer l’âge d’un échantillon en raison d’une bizarrerie dans leur formation. Lors de cette étape, les cristaux de zircon incorporent de l’uranium, mais rejettent massivement le plomb. Au fil du temps, l’uranium radioactif contenu dans le zircon se désintègre en plomb à un rythme bien connu. Les scientifiques peuvent examiner les rapports entre l’uranium et le plomb dans un cristal de zircon et déterminer avec une grande précision l’époque à laquelle ce cristal s’est formé.
Un grain de zircon lunaire au microscope. (Jennika Greer)
Ces cristaux microscopiques se trouvent dans les échantillons de terre lunaire prélevés à l’époque du programme Apollo. Greer et ses collègues ont étudié le zircon trouvé dans des échantillons provenant d’Apollo 17, la dernière mission lunaire, qui a eu lieu en 1972. Selon l’équipe, ces cristaux ont dû se former après la solidification de la surface de la Lune, à partir de l’océan global en fusion qui l’a recouverte immédiatement après sa formation.
Pour Heck :
Lorsque la surface était ainsi en fusion, les cristaux de zircon ne pouvaient pas se former et survivre. Les cristaux présents à la surface de la Lune ont donc dû se former après le refroidissement de l’océan magmatique lunaire. Sinon, ils auraient été fondus et leurs signatures chimiques auraient été effacées.
Les chercheurs ont utilisé une sonde atomique tomographique pour étudier la composition de leurs échantillons, en taillant les cristaux en pointe, puis en utilisant des lasers pour évaporer les atomes de la pointe. Un spectromètre de masse a analysé le matériau vaporisé pour en mesurer le poids, ce qui a permis aux scientifiques de déterminer les rapports entre l’uranium et le plomb. Ces résultats ont montré que l’âge de ces cristaux spécifiques était de 4,46 milliards d’années. Cela signifie que la Lune doit être au moins aussi vieille. Cette information pourrait aider à déterminer d’autres aspects de l’histoire de la Lune, comme le temps qu’il lui a fallu pour se former et se solidifier, et à mieux estimer la date de l’impact géant.
L’étude publiée dans Geochemical Perspectives Letters : 4.46 Ga zircons anchor chronology of lunar magma ocean et présentée sur le site du Musée Field : Crystals brought back by astronauts show that the Moon is 40 million years older than scientists thought.