Des perles de verre dans le sol lunaire révèlent d'anciens bombardements d'astéroïdes sur la Lune et la Terre

1 octobre 2022

par Alexander Nemchin et Katarina Miljkovic, La Conversation

En 2020, la mission chinoise Chang'e 5 a échantillonné plus d'un kilogramme de roche lunaire et de sol et l'a ramené sur Terre. Les échantillons contiennent d'innombrables minuscules perles de verre, créées lorsque des astéroïdes ont frappé la lune et projeté des gouttelettes de roche en fusion autour du site d'impact.

Nous avons analysé ces perles de verre et les cratères d'impact près de l'endroit où elles ont été trouvées en détail. Nos résultats, publiés dans Science Advances, révèlent de nouveaux détails sur l'histoire des astéroïdes qui ont frappé la Lune au cours des 2 derniers milliards d'années.

En particulier, nous avons trouvé des traces de plusieurs vagues d'impacts se produisant en même temps que des impacts sur la Terre, dont l'impact de Chicxulub il y a 66 millions d'années qui a conduit à l'extinction des dinosaures.

Le pouvoir destructeur des impacts de météorites a été observé tout au long de l'histoire humaine. L'événement récemment notable de 2013, le spectaculaire météore de Tcheliabinsk qui a blessé des centaines de personnes, était un événement relativement mineur par rapport aux impacts historiques.

Des impacts à diverses échelles se sont produits tout au long de la longue histoire géologique de la Terre. Seuls environ 200 cratères d'impact ont été découverts dans le monde, car l'érosion et l'activité géologique modifient constamment la surface de notre planète et effacent les traces d'impacts passés.

Sur la lune, où les cratères d'impact ne disparaissent pas, plusieurs centaines de millions sont reconnaissables. Il n'est pas difficile d'imaginer que la Terre a connu un barrage stupéfiant similaire de projectiles au début de sa vie.

Au fur et à mesure que le système solaire évoluait au cours des 4,5 derniers milliards d'années, le nombre d'astéroïdes a diminué de façon exponentielle au fil du temps, les roches spatiales ayant été balayées par la Terre et les autres planètes.

Cependant, les détails de ce processus restent flous. Y a-t-il eu une décroissance régulière au fil du temps du nombre d'impacts sur la Terre, la Lune et d'autres planètes du système solaire ? Y a-t-il des périodes où les collisions sont devenues plus fréquentes, dans ce contexte général de déclin ? Est-il possible que les collisions augmentent soudainement à l'avenir ?

Le meilleur endroit disponible pour chercher des réponses est la lune, et les meilleurs échantillons disponibles sont les sols lunaires, comme ceux que Chang'e 5 a ramenés à la maison.

Le sol lunaire contient des gouttelettes sphériques de fonte solidifiée (verre) avec des tailles allant de quelques millimètres à moins d'un millimètre. Ces gouttelettes se forment lors d'impacts à grande vitesse qui font fondre la roche cible.

Les gouttelettes fondues peuvent éclabousser sur des dizaines voire des centaines de kilomètres autour du cratère d'impact.

En analysant la composition chimique et la radioactivité de ces gouttelettes, nous pouvons déterminer leur âge. L'âge des gouttelettes nous donne alors une indication du moment où ces impacts se sont produits sur la lune.

Chaque échantillon de sol lunaire semble enregistrer plusieurs impacts. L'âge des impacts s'étend sur les ~4 milliards d'années écoulés, le plus jeune n'ayant que quelques millions d'années.

Chang'e 5 a atterri sur un site avec une histoire géologique relativement simple, comparé à d'autres sites sur la lune où des échantillons ont été collectés.

Le site d'atterrissage se trouve au milieu d'un vaste plateau basaltique de près de 400 kilomètres de diamètre. Le plateau n'a « que » 2 milliards d'années, ce qui est jeune par rapport à l'âge de la croûte lunaire dans son ensemble.

Cela signifie que l'histoire du site est plus courte et plus simple à démêler. Cela a facilité l'identification des gouttelettes provenant d'impacts proches, ainsi que l'interprétation des données chimiques et chronologiques via des images satellites de la surface lunaire environnante.

Nous avons combiné cette interprétation avec la modélisation de la façon dont les gouttelettes se seraient formées et éclaboussées lors d'impacts de différentes tailles.

Il semble que les gouttelettes de verre puissent être transportées sur une distance de 20 à 100 kilomètres depuis le site des impacts, même lorsque l'impact laisse un cratère de seulement 100 mètres de diamètre. Les modèles indiquent également que les impacts formant des cratères de plus d'un kilomètre de diamètre sont plus efficaces pour produire les gouttelettes.

Toutes ces informations combinées ont permis d'initier la recherche de cratères d'impact spécifiques responsables de la production de verres extraits de l'échantillon.

Le plateau basaltique entourant le site d'atterrissage de Chang'e 5 contient plus de 100 000 cratères de plus de 100 mètres de diamètre. Faire correspondre les gouttelettes de verre avec leur cratère d'origine est un jeu de probabilité, bien que les chances soient un peu meilleures que de gagner à la loterie.

Nous pouvons dire que certains des cratères sont susceptibles d'être la source de certaines des gouttelettes de verre dans l'échantillon. Néanmoins, cet appariement a conduit à un autre résultat important.

Des études antérieures avaient montré que la distribution des âges des gouttelettes de verre dans les échantillons de sol individuels était inégale. Il y a des périodes dans la chronologie avec un grand nombre de gouttelettes et des périodes avec peu ou pas du tout.

Notre analyse du verre dans les échantillons de Chang'e 5 et nos tentatives pour les relier à des cratères spécifiques confirment une variation du taux d'impact dans le temps.

De plus, les âges des périodes identifiées à partir de ces gouttelettes semblent être similaires à ceux visibles dans un certain nombre de groupes de météorites existants originaires de la ceinture d'astéroïdes. Ces groupes de météorites pourraient être le résultat d'anciennes collisions au sein de la ceinture d'astéroïdes.

L'un de ces groupes d'âge coïncide également avec l'extinction des dinosaures. Notre étude n'a pas examiné cela en détail, mais cette coïncidence peut indiquer que, pour des raisons encore inconnues, il y a des périodes où les orbites régulières de petits corps dans le système solaire se déstabilisent et se dirigent vers des orbites où ils peuvent heurter la Terre ou la Lune.

Pris ensemble, ces âges suggèrent qu'il peut y avoir eu des périodes de temps au cours de l'histoire de la Terre où les collisions ont augmenté dans tout le système solaire interne. Cela signifie que la Terre aurait également pu connaître des périodes où le taux d'impacts était plus élevé que d'habitude - et que des augmentations similaires sont possibles à l'avenir.

Comment une telle augmentation affecterait-elle l'évolution de la vie sur la planète ? Cela reste un mystère.

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Fourni par La Conversation

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