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La Lune posséderait moins de métaux rares que prévu

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Mauvaise nouvelle pour celles et ceux qui voyaient dans la Lune un amas de ressources concernant les métaux précieux. De récentes simulations montrent que notre plus vieux satellite a une faible capacité à retenir les débris provenant d'astéroïdes, ce qui expliquerait sa pauvreté en métaux rares comparativement à la Terre.

La formation des planètes aurait entraîné une déplétion des métaux rares en leur sein. Elles auraient enrichi à nouveau leurs stocks lors des collisions avec d'autres objets spatiaux. Ce processus a un nom : l'accrétion tardive.

Observations ou théories : à quoi se fier ?

Les analyses rocheuses de la Lune ont toujours démontré qu'elle paraissait très pauvre en métaux rares par rapport à la Terre. Cependant, cette observation posait un problème. Pour qu'elle soit considérée comme une connaissance, il fallait qu'elle s'accorde avec les prévisions théoriques -- ou bien alors, fallait-il enrichir la théorie ? Or, ce déficit en métaux rares impliquait théoriquement que la masse ajoutée à la Lune lors de l'accrétion tardive soit au moins 1.000 fois moins importante que celle ajoutée à la Terre. Les prévisions théoriques avaient estimé un ratio différentiel de 20 fois moins. Une sacrée différence, donc.

Dans un récent article paru dans Nature, une équipe internationale de scientifiques provenant de différentes universités en sciences planétaires et lunaires, ont fait part d'une découverte qui pourrait justifier ce ratio obtenu par le biais de l'observation. À l'aide de la simulation de plusieurs millions d'impacts, les chercheurs ont examiné de plus près la capacité de la Lune à retenir une certaine masse provenant d'un objet céleste. Les expérimentateurs ont simulé les impacts en faisant varier quelques paramètres tels que la vitesse (10 à 20 km/h par seconde) et l'angle d'impact (20 à 80 degrés). Ils ont constaté que les matériaux des grands impacteurs sont moins bien retenus que ceux des homologues plus petits. De plus, lorsque les collisions se font sous un angle élevé, elles fournissent au corps rocheux en question une fraction de masse plus importante que lorsque l'angle de frappe est faible. Il semblerait donc que la solution soit ici d'ordre « ontologique » : il faut postuler d'autres évènements, d'autres variables, d'autres entités afin de voir coïncider la théorie et l'observation. 

La capacité de la Lune à retenir les matériaux d'un impacteur dépend en partie de l'angle de l'impact par rapport à sa surface. De ce fait, et grâce aux simulations des chercheurs, on sait que les impacts à angle élevé (impacts directs) entraînent la rétention d’une fraction importante du matériau de l’élément de frappe. Après l'impact (encadré), un cratère et le matériau de l'impacteur peuvent s'incorporer à la fois dans la croûte lunaire et dans son manteau. © Nature

Pourquoi la Lune a t-elle moins retenu les métaux rares ?

Initialement, l'idée des chercheurs est que la distribution inefficace des matériaux à partir des impacts, ainsi qu'un stade précoce chaud et fondu sur la Lune, pourrait expliquer ce rapport anormal entre la masse d'impact et la masse retenue.

En comparant la taille de certains cratères lunaires, ils ont découvert que la rétention moyenne de la masse par la Lune, après impact, était d'environ 20 %. Soit 2 à 3 fois moins que les estimations précédentes. Dans leur modèle, ils expliquent également que, lors de l'accrétion tardive, 50 % de la masse des intrants s'est insérée au niveau du cœur de la Lune. En fait, cette masse-là, après le refroidissement lunaire, aurait été éparpillée au sein du manteau et des croûtes lunaires. Selon les auteurs, « 300 cratères d'impact de plus de 300 km de diamètre auraient pu exister sur la Lune, mais moins de 30 % de ces cratères sont préservés aujourd'hui en raison de l'érosion due à l'impact ou à un affaissement progressif des premiers cratères de la croûte chaude lunaire. »

Enfin, ces nouveaux modèles utilisés vont certainement permettre d'obtenir beaucoup plus d'informations sur la teneur en métaux rares de planètes comme Mars et de ce qui a pu se passer pour celle-ci lors de l'accrétion tardive. 

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