De nouveaux minéraux, on n'en découvre pas tous les jours et encore moins sur la Lune. C'est néanmoins ce que vient de faire une équipe chinoise grâce aux échantillons rapportés en 2020 par la sonde Chang'e 5. Les chercheurs ont par ailleurs déterminé la concentration d'hélium 3 dans la poussière lunaire et identifié les caractéristiques morphologiques des particules du sol lunaire.

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[EN VIDÉO] L'atterrissage de Chang'e 5 sur la Lune L'Agence spatiale chinoise nous invite à revivre l'atterrissage de Chang'e 5 sur face visible de la Lune du 1er décembre 2020. L'atterrisseur s'est posé dans l'océan des Tempêtes pour une mission express de prélèvements d'échantillons. C'est la première fois depuis plus de 40 ans que des roches lunaires seront rapportées sur Terre.

Chang'e est à l'origine la déesse de la LuneLune dans la mythologie chinoise, mais c'est aujourd'hui surtout le nom du programme chinois d'exploration lunaire (CLEP). Dans le cadre de ce programme a été lancée, le 23 novembre 2020, la sonde Chang'e 5, dont le but était de rapporter des échantillons de l'astre sélène, une première depuis la sonde soviétique Luna 24 en 1976. Cet objectif a été atteint avec succès puisque, le 16 décembre 2020, la capsule de retour s'est posée sur Terre avec à son bord 1.731 grammes de matièrematière lunaire, faisant de la Chine le troisième pays après les États-Unis et l'Union soviétique à ramener des échantillons lunaires sur Terre.

Nous voici maintenant presque deux ans plus tard et ces échantillons viennent de nous révéler une surprise intéressante : un nouveau minéral, le sixième découvert sur la Lune à ce jour.

Un nouveau minéral en provenance directe de la Lune

La nouvelle a été annoncée le 9 septembre, la veille de la fête de la mi-automne, par l'Administration spatiale nationale chinoise (CNSA, l'agence spatiale chinoise) et l'Autorité chinoise de l'énergieénergie atomique (CAEA). Ce nouveau minéralminéral, nommé la « changesite-(Y) », a été découvert par des scientifiques de l'Institut de recherche sur la géologiegéologie de l'uranium de Pékin (BRIUG), une filiale de la Compagnie nucléaire nationale chinoise (CNNC).

La changesite-(Y) est un phosphate du groupe de la merrillite. Selon l'agence de presse Xinhua, ce nouveau minéral est un cristal colonnaire transparenttransparent et incolore. Lorsque l'équipe de recherche a obtenu les 50 premiers milligrammes d'échantillons lunaires en juillet 2021 pour mener des recherches minéralogiques, elle a trouvé des traces d'un nouveau minéral. Cependant, elle n'a pas réussi à obtenir les données idéales pour déterminer le minéral, car les particules du sol lunaire étaient extrêmement petites. L'équipe a alors demandé un deuxième lot d'échantillons lunaires, pesant environ 15 milligrammes.

Photo montrant la morphologie 3D par tomodensitométrie de la particule de changesite-(Y). © BRIUG, Handout <em>via</em> Xinhua
Photo montrant la morphologie 3D par tomodensitométrie de la particule de changesite-(Y). © BRIUG, Handout via Xinhua

Parmi plus de 140.000 particules, les chercheurs ont isolé une particule monocristalline pure, d'une taille de 10 sur 7 sur 4 micromètresmicromètres, puis ont décodé sa structure cristalline et vérifié qu'il s'agit d'un nouveau minéral. Ce premier minéral lunaire découvert par la Chine a finalement été approuvé comme nouveau minéral par la Commission sur les nouveaux minérauxminéraux, la nomenclature et la classification (CNMNC) de l'Association internationale de minéralogie (AIM), faisant de la république populaire le troisième pays à avoir découvert un nouveau minéral lunaire, après les deux superpuissances de la guerre froide.

De l'hélium-3 aux caractéristiques morphologiques des particules du sol lunaire

Deux autres résultats majeurs obtenus par le CNNC à partir des échantillons ramenés par Chang'e 5 ont été annoncés dans le communiqué de presse.

Le premier est que la Chine a pour la première fois déterminé la concentration d'hélium 3 dans la poussière lunaire. Ce genre d'analyses n'est pas une première pour le pays puisque, en 1978, l'Institut chinois de l'énergie atomique (CIAE), une filiale du CNNC, avait déterminé les concentrations de 36 éléments à partir de l'échantillon de sol lunaire d'un gramme fourni par les États-Unis. Par ailleurs, depuis le lancement du CLEP, le CNNC a mené des expériences d'analyse d'activation sur des simulants de sol lunaire et des météoritesmétéorites afin de se préparer à l'analyse d'échantillons de sol lunaire. L'intérêt de l'hélium-3 réside cependant dans le fait qu'il est un combustible potentiel pour la fusion nucléairefusion nucléaire. Les chercheurs ont déduit les paramètres d'extraction nécessaires pour récolter cet isotope à partir d'échantillons retournés, fournissant des données scientifiques fondamentales pour l'évaluation et l'exploration des ressources lunaires.

Le second est que les caractéristiques morphologiques des particules du sol lunaire ont été identifiées grâce à des études approfondies et systématiques, fournissant la base scientifique pour étudier comment le sol lunaire s'est formé.

Pour finir, la CNSA a annoncé l'approbation complète de ses trois prochaines missions lunaires. Chang'e 6, 7 et 8, qui correspondent à la phase 4 du programme chinois d'exploration lunaire et devraient commencer à être lancées dès 2024, exploreront le pôle Sud de la Lune et commenceront à construire une structure de base pour la Station internationale de recherche lunaire, selon Shine.