LUNE
Chimie
Terrains lunaires
Courtesy NASA / Jet Propulsion Laboratory
Les descriptions morphologiques et pétrographiques de la Lune ont permis de connaître les manifestations externes de son évolution. Mais ce sont surtout les études géochimiques qui ont contribué à la connaissance de son origine et de sa dynamique interne.
La principale source d'information chimique est fournie par l'analyse des échantillons rapportés par les missions Apollo et Luna. Ces analyses portent sur les éléments majeurs (les plus abondants), mais aussi sur les éléments en traces (comme les terres rares) et sur la composition isotopique des différents éléments. Ces analyses extrêmement fines, portant sur de toutes petites quantités de matériaux, ont d'ailleurs nécessité le développement de techniques analytiques nouvelles et ont fait accomplir de très importants progrès à la géochimie dans son entier.
L'analyse chimique poussée d'une roche permet, par application des lois de la thermodynamique, de connaître les conditions physico-chimiques du lieu où elle a pris naissance. Par exemple, l'analyse d'une lave permet de déduire la nature exacte du corps dont la fusion lui a donné naissance et de savoir la température et la profondeur auxquelles s'est faite cette fusion. On a pu ainsi déterminer, dès le retour des premiers échantillons, que les basaltes lunaires s'étaient formés entre 300 et 600 kilomètres de profondeur, à 1 200 0C, au détriment de la fusion partielle d'un manteau péridotitique de composition chimique légèrement différente de celle du manteau de la Terre. Les modèles de chimie de ce manteau qui ont été élaborés indiquaient également que ce dernier avait subi une fusion antérieure qui en avait « extrait » certains éléments, comme l'europium. Les missions Apollo ultérieures ont confirmé toutes ces déductions ; en particulier, on a « retrouvé » dans les continents l'europium manquant dans le manteau.
De plus, si la composition superficielle de la Lune n'est connue avec une extraordinaire précision qu'à l'endroit des neuf sites d'atterrissage, on a cependant pu extrapoler ces résultats à toute la surface grâce aux mesures géochimiques effectuées en orbite lunaire par les modules Apollo-15 et 16 :
– l'étude du spectre des rayons gamma d'énergie comprise entre 0,55 et 2,75 mégaélectronvolts (radioactivité naturelle) émis par la croûte nous renseigne sur sa teneur en éléments radioactifs (uranium, thorium, potassium 40) ;
– les neutrons du rayonnement cosmique qui frappent les noyaux des atomes de la croûte engendrent un rayonnement gamma d'énergie bien précise, dont l'étude indique l'abondance de tel ou tel élément (fer et titane, par exemple) ;
– certains éléments réémettent par fluorescence une partie du rayonnement X qu'ils reçoivent du Soleil ; l'étude du spectre de cette fluorescence X nous renseigne sur la chimie superficielle, en particulier sur les concentrations en silicium, aluminium et magnésium.
La composition chimique interne est déduite des analyses pétrographiques superficielles, mais aussi de la densité globale de la Lune, de l'importance relative des différentes enveloppes révélées par la géophysique, et du flux de chaleur, ce dernier donnant directement des renseignements sur la teneur globale en éléments radioactifs et, indirectement, sur la teneur des éléments qui ont des comportements physico-chimiques voisins.
Toutes ces données, internes et externes, montrent que la Lune a globalement une chimie voisine de celle du manteau terrestre ; cependant, des différences sensibles existent : par rapport au manteau terrestre, la Lune est en particulier pauvre en éléments volatils comme les alcalins ou le plomb, et riche en éléments réfractaires comme le titane ou le zirconium.
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Écrit par
- Pierre THOMAS : professeur de géologie à l'École normale supérieure de Lyon
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Planètes internes
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Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.
La Lune
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