Des échantillons de roches d’Apollo capturent des moments clés de l’histoire des débuts de la Lune – Technoguide

Les échantillons de roches volcaniques collectés lors des missions Apollo de la NASA portent la signature isotopique d’événements clés dans l’évolution précoce de la Lune, selon une nouvelle analyse. Ces événements incluent la formation du noyau de fer de la Lune, ainsi que la cristallisation de l’océan de magma lunaire – la mer de roche fondue qui aurait recouvert la Lune pendant environ 100 millions d’années après sa formation.

L’analyse, publiée dans la revue Science Advances, a utilisé une technique appelée spectrométrie de masse à ions secondaires (SIMS) pour étudier les verres volcaniques renvoyés par les missions Apollo 15 et 17, qui sont censés représenter certains des matériaux volcaniques les plus primitifs de la Lune. L’étude s’est penchée spécifiquement sur la composition des isotopes du soufre, qui peut révéler des détails sur l’évolution chimique des laves depuis la génération, le transport et l’éruption.

«Pendant de nombreuses années, il est apparu que les échantillons de roches basaltiques lunaires analysés présentaient une variation très limitée des rapports isotopiques du soufre», a déclaré Alberto Saal, professeur de géologie à l’Université Brown et co-auteur de l’étude. “Cela suggérerait que l’intérieur de la Lune a une composition isotopique de soufre fondamentalement homogène. Mais en utilisant des techniques analytiques in situ modernes, nous montrons que les rapports isotopiques des verres volcaniques ont en fait une gamme assez large, et ces variations peuvent être expliquées par événements au début de l’histoire lunaire. “

La signature du soufre d’intérêt est le rapport de l’isotope «lourd» du soufre-34 au soufre-32 plus léger. Les premières études d’échantillons volcaniques lunaires ont révélé qu’ils se penchaient uniformément vers le soufre-34 plus lourd. Le rapport isotopique du soufre presque homogène contrastait avec les grandes variations d’autres éléments et isotopes détectés dans les échantillons lunaires.

Cette nouvelle étude a examiné 67 échantillons individuels de verre volcanique et leurs inclusions en fusion – de minuscules gouttes de lave fondue emprisonnées dans des cristaux à l’intérieur du verre. Les inclusions de fonte capturent la lave avant que le soufre et d’autres éléments volatils ne soient libérés sous forme de gaz pendant l’éruption – un processus appelé dégazage. En tant que tels, ils offrent une image parfaite de ce à quoi ressemblait la lave source d’origine. En utilisant le SIMS de la Carnegie Institution for Science, Saal et son collègue, le regretté scientifique Carnegie Eric Hauri, ont pu mesurer les isotopes de soufre dans ces inclusions et verres de fusion immaculés, et utiliser ces résultats pour calibrer un modèle du processus de dégazage pour tous les échantillons.

“Une fois que nous connaissons le dégazage, nous pouvons alors estimer la composition isotopique originale du soufre des sources qui ont produit ces laves”, a déclaré Saal.

Ces calculs ont révélé que les laves avaient été dérivées de différents réservoirs à l’intérieur de la Lune avec une large gamme de rapports d’isotopes de soufre. Les chercheurs ont ensuite montré que la gamme de valeurs détectées dans les échantillons pouvait être expliquée par des événements survenus au début de l’histoire de la Lune.

Le rapport isotopique plus léger dans certains des verres volcaniques, par exemple, est cohérent avec la ségrégation du noyau de fer par rapport au début de la Lune fondue. Lorsqu’un noyau de fer se sépare d’un autre matériau dans un corps planétaire, il prend un peu de soufre avec lui. Le soufre pris a tendance à être l’isotope le plus lourd du soufre-34, laissant le magma restant enrichi en soufre-32 plus léger.

“Les valeurs que nous voyons dans certains des verres volcaniques sont parfaitement cohérentes avec les modèles du processus de ségrégation du noyau”, a déclaré Saal.

Les valeurs isotopiques plus lourdes peuvent être expliquées par le refroidissement et la cristallisation supplémentaires de la lune fondue précoce. Le processus de cristallisation élimine le soufre du pool de magma, produisant des réservoirs solides avec du soufre-34 plus lourd. Ce processus est la source probable des valeurs isotopiques plus lourdes trouvées dans certains des verres volcaniques et des roches basaltiques renvoyées de la Lune.

“Nos résultats suggèrent que ces échantillons enregistrent ces événements critiques dans l’histoire lunaire”, a déclaré Saal. “Alors que nous continuons à examiner ces échantillons avec des techniques plus récentes et meilleures, nous continuons à apprendre de nouvelles choses.”

Plus de travail doit être fait – et plus d’échantillons doivent être analysés – pour comprendre pleinement la composition isotopique du soufre de la Lune, dit Saal. Mais ces nouveaux résultats aident à clarifier les questions de longue date sur la composition de l’intérieur de la Lune, et ils rapprochent les scientifiques de la compréhension de la formation et des débuts de l’histoire de la Lune.

La recherche a été financée par le programme Solar System Workings de la NASA (80NSSC20K0461).

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université Brown. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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