La Lune était-elle riche en eau dans sa jeunesse ?

Les roches de la croûte lunaire contiennent des traces d'eau qui datent de la formation du satellite.

NASA/JPL/USGS

L'auteur

Sean Bailly est journaliste à Pour la Science

Selon le scénario le plus plausible, la Lune est née de la collision d'un objet de la taille de Mars avec la proto-Terre il y a plus de 4,3 milliards d’années. Les débris les plus lourds éjectés se seraient groupés pour former le satellite, tandis que les plus volatils, tels que l'eau, se seraient dispersés dans l'espace. En outre, en raison de l'intense chaleur dégagée par l'accrétion rapide des débris, la Lune primitive aurait été entièrement recouverte à ses débuts d’un océan de magma, qui se serait refroidi progressivement pour former la croûte lunaire. La roche en fusion aurait cependant subi un fort dégazage, éliminant ce qui restait des éléments et composés les plus volatils. Les premières analyses des roches lunaires, ramenées par les missions Apollo, ont confirmé ce scénario appuyant l’hypothèse d’une Lune dépourvue d'eau. Toutefois, de nouvelles analyses menées par Hejiu Hui et Clive Neal, de l’Université de Notre Dame, Anne Peslier, de la NASA, et Zouxue Zhang, de l’Université du Michigan aux États-Unis, révélent la présence de traces d’eau dans la croûte lunaire primordiale.

Les améliorations des techniques d’analyse ont permis de détecter les faibles quantités d’eau présentes dans des minéraux des échantillons de roche lunaire. Les géochimistes n’ont pas directement observé d’eau liquide, mais ont cherché la présence de groupes hydroxyles (OH) – de l’hydrogène dissous dans des minéraux en faibles quantités. Ils ont ainsi étudié des échantillons de plagioclases, des minéraux silicatés de la famille des feldspaths, qui seraient représentatifs de la croûte primordiale de la Lune formée par le refroidissement de l’océan magmatique.

En 2009, plusieurs missions satellitaires, dont une sonde projetée contre la surface de la Lune, ont mis en évidence la présence de groupes hydroxyles dans le régolithe, la mince couche de poussière recouvrant la surface, résultant  d’impacts de météores. Cette eau peut avoir plusieurs origines : des collisions tardives de météorites riches en glace, ou l'action du vent solaire, qui entraîne des réactions de synthèse de molécules d’eau.

Pour se prémunir de ces sources d’eau postérieures à la formation du satellite, H. Hui et ses collègues ont sélectionné des échantillons qui n’ont pas subi d’impact de météorites et sont donc restés relativement intacts depuis la formation de la croûte lunaire. L’eau apportée par le vent solaire ne pénètre qu’à une profondeur de 0,2 micromètre dans la roche. Les géochimistes ont donc analysé l’intérieur d’échantillons de taille décimétrique pour exclure toute contamination par le vent solaire.

L’étude par spectroscopie infrarouge a révélé des traces d’eau – de l’ordre de 6 parties par million (ppm) dans les plagioclases, soit un rapport de masse d’eau/masse de roche de 6 millionièmes.  H. Hui et ses collègues estiment que l’océan de magma primordial de la Lune contenait 320 ppm, une valeur équivalente à celle du manteau supérieur terrestre. Une grande part de cette eau aurait été perdue pendant le dégazage.

La présence d’eau à l’époque de la formation de la Lune aurait des conséquences importantes sur la géologie de notre satellite. En particulier, la période de cristallisation de la croûte lunaire, lors du refroidissement de l’océan magmatique, aurait été plus longue. L’eau aurait aussi joué un rôle important dans la formation du basalte lunaire.

Il reste à concilier ces observations avec les modèles de formation de la Lune. Parmi les pistes possibles, il faudra sans doute ajuster les calculs thermiques et dynamiques en tenant compte de l’eau, par exemple, sans qu'elle ne soit dispersée d’un coup lors de la collision ou en limitant le dégazage lors de la solidification de l’océan magmatique.

Source : http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-la-lune-etait-elle-riche-en-eau-dans-sa-jeunessea-31102.php