La Lune semble dépourvue d’activité volcanique récente mais cela pourrait changer dans le futur. C'est la conclusion à laquelle est arrivée une équipe de chercheurs, grâce à l'étude des données sismologiques lunaires et celle, à l’aide des rayons X de l'European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) de Grenoble, de roches lunaires artificielles dans les conditions du manteau de notre satellite.
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Depuis que des sismomètressismomètres y ont été installés, on sait que la Lune subit des tremblements. Le premier de ces instruments a été posé lors de la mission Apollo 11 et depuis, on ne cesse d'étudier les enregistrements hérités des missions Apollo. Les 380 kgkg de roches ramenées sur TerreTerre par les astronautesastronautes font elles aussi l'objet, encore de nos jours, de multiples travaux de recherches. Elles gardent dans leurs minérauxminéraux et leurs abondances isotopiques bien des secrets sur l'origine, la structure et l'évolution de la LuneLune. On tente de lire dans ces archives pour reconstituer l'histoire du champ magnétique lunaire, ou encore, pour mieux comprendre la composition de son manteau.

Pendant longtemps, il y a eu un débat pour savoir si les cratères lunaires étaient d'origine volcanique ou le résultat d'impacts de météoritesmétéorites et d'astéroïdesastéroïdes. L'ère des missions spatiales a permis de trancher en montrant que la majorité des cratères lunaires étaient bel et bien des cratères d'impacts. Mais certaines des caractéristiques de la surface de la Lune font effectivement intervenir des processus volcaniques, comme Haroun Tazieff le pensait.

Une vue du cratère Shorty, que l'on pensait d'origine volcanique, et où le fameux « sol orange » a été découvert par le géologue Harrison Schmitt lors de la mission Apollo 17, non loin du site d'alunissage de Taurus-Littrow.  © Nasa

Une vue du cratère Shorty, que l'on pensait d'origine volcanique, et où le fameux « sol orange » a été découvert par le géologue Harrison Schmitt lors de la mission Apollo 17, non loin du site d'alunissage de Taurus-Littrow.  © Nasa

Du magma à l'intérieur de la Lune

Ainsi, la mission Apollo 17 a permis de ramener sur Terre des échantillons de sols lunaires provenant de ce qu'on appelle des dark mantle deposits (DMD). Les plus connus sont ceux du cratère Shorty avec le fameux « sol orange ». Les analyses ont montré la présence de gouttelettes de verre volcanique riche en titanetitane provenant de véritables fontaines de lavelave s'étant produites il y a plus de 3,5 milliards d'années. On a des raisons de penser que ces laves sont issues d'un magmamagma dont l'origine se trouve à plus de 400 km de profondeur. C'est donc l'une des sources d'information dont nous disposons sur le manteaumanteau de la Lune.

Or, si l'on combine les données sismologiques et les données minéralogiques sur l'intérieur de la Lune, on est conduit à une énigme. En effet, il semble qu'au moins 30 % du manteau lunaire, plus précisément la partie profonde juste au-dessus du noyau, soit partiellement fondue. Comment se fait-il que l'on n'observe pas d'éruptions volcaniqueséruptions volcaniques récentes, même vieilles de quelques millions d'années, suite à des remontées de magma comme c'est le cas sur Terre ?


Une présentation de l'European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) à Grenoble. © LightforScience-YouTube

Le plus puissant faisceau de rayons X au monde

Un article récemment publié dans Nature Geoscience fait la lumièrelumière sur cette énigme en proposant les bases d'une explication possible.

Un groupe de chercheurs français et hollandais a commencé par recréer en laboratoire des roches microscopiques du manteau lunaire. Il s'agissait de faire des copies de celles ramenées sur Terre. La seconde étape a consisté à porter ces échantillons à des températures et des conditions de pressionspressions similaires à celles régnant dans le manteau puis d'estimer leur densité à l'aide du faisceau de rayons Xrayons X le plus puissant au monde, disponible à l'European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) de Grenoble. Pour cela, les échantillons ont été placés dans une sorte de presse à enclume de diamantsdiamants et ils ont été chauffés à l'aide d'une résistance électriquerésistance électrique. De cette façon, il a été possible de simuler jusqu'aux conditions régnant dans le manteau profond de la Lune, c'est-à-dire des températures de 1.500 °C et des pressions de 45.000 barsbars.

Les informations disponibles dans les faisceaux de rayons X passant à travers ces échantillons ont finalement été utilisées en complément de celles fournies par des méthodes dites de dynamique moléculaire, qui permettent de simuler sur ordinateurordinateur et à peu de frais le comportement des solidessolides et des liquidesliquides dans des conditions de pressions et de températures extrêmes, pour en déduire la densité des roches partout dans le manteau lunaire.

D'après les chercheurs, il semble désormais probable que le manteau profond, même s'il est partiellement fondu, soit trop dense en raison de son enrichissement en titane, pour que des panaches de matièrematière fondue remontent en surface sous l'effet de la pression d'ArchimèdeArchimède. Toutefois, la Lune n'ayant pas encore achevé son refroidissement, il devrait arriver un point dans son histoire où les conditions physicochimiques dans le manteau devraient être telles que du magma pourrait remonter en surface.

Si les chercheurs ont raison, la Lune devrait donc avoir un regain d'activité volcanique dans le futur. Mais l'humanité existera-t-elle encore pour assister à cet événement ?