L’un des plus grands cratères du Système Solaire se trouve sur notre Lune. Il s’appelle le bassin du Pôle Sud-Aitken (SPA) et son diamètre est de 2 500 km (1 600 mi) et sa profondeur de 13 km (8,1 mi). Une nouvelle étude indique que le bassin pourrait contenir un énorme morceau de métal plus grand que la Grande île d’Hawaï.

L’étude, intitulée « Deep Structure of the Lunar South Pole – Aitken Basin », est publiée dans les Geophysical Research Letters. Son auteur principal est Peter B. James, Professeur adjoint de Géophysique planétaire au Baylor’s College of Arts &Sciences. Il est basé sur les données de la mission Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) de la NASA.

Le bassin de SPA est le plus grand cratère d’impact universellement reconnu du système solaire. Il ne peut pas être vu de la Terre parce qu’il est de l’autre côté de la Lune. Il est de forme ovale, et s’il était sur Terre, il s’étendrait de Waco, au Texas, à Washington, DC. Avec une profondeur de 13 km (8,1 mi), le cratère est environ six fois plus profond que large. Son statut d’une des structures les plus anciennes et bien conservées de la Lune fait du bassin thermal un sujet d’intérêt scientifique.

Sous ce cratère gargantuesque se trouve un énorme morceau de métal.

Un graphique en fausse couleur de l’autre côté de la Lune montrant le cratère d’impact. Crédit d’image: NASA / Goddard Space Flight Center / Université de l’Arizona

« Imaginez prendre un tas de métal cinq fois plus grand que la Grande île d’Hawaï et l’enterrer sous terre. C’est à peu près la masse inattendue que nous avons détectée ”, a déclaré l’auteur principal Peter B. James.

La masse se trouve probablement à des centaines de kilomètres sous la surface lunaire, mais comme le dit l’article, « Il pourrait s’agir d’une anomalie de densité importante répartie sur une gamme modeste de profondeurs, ou d’une anomalie de densité subtile répartie sur toute la profondeur du manteau.”

Cette image montre l’excès de masse du manteau par unité de surface. Un grand excès de masse à l’intérieur sud du bassin du Pôle Sud -Aitken coïncide avec la dépression centrale, délimitée ici par un cercle gris en pointillés. Les lignes noires marquent les ellipses les mieux adaptées au pôle Sud – anneau intérieur, anneau extérieur et escarpement extérieur du bassin d’Aitken. Crédit image : James et. Al., 2019.

La mission GRAIL de la NASA a été lancée en 2011 et a passé environ un an à cartographier la gravité de la Lune avant de s’écraser sur la Lune lors d’une dernière manœuvre. GRAIL a utilisé deux engins spatiaux sur la même orbite lunaire. Ils s’appelaient GRAAL-A et GRAAL-B, ou Flux et reflux.

Au fur et à mesure que le FLUX et le reflux survolaient des zones de masses différentes, ils se sont un peu rapprochés ou éloignés l’un de l’autre. Les instruments de précision du vaisseau spatial GRAIL mesurent ces changements et les données ont été utilisées pour générer une image à haute résolution du champ gravitationnel de la Lune.

La carte de gravité de la Lune créée par GRAIL. Le rouge représente les excès de masse et le bleu représente les carences de masse. Crédit d'image: Par NASA / JPL-Caltech / MIT / GSFC - Carte de gravité de la Lune de GRAIL, Domaine public,'s Gravity Map of the Moon, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23051106
La carte de gravité de la Lune créée par GRAIL. Le rouge représente les excès de masse et le bleu représente les carences de masse. Crédit d’Image: Par NASA /JPL-Caltech / MIT / GSFC-Carte de gravité de la Lune de GRAIL, Domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23051106

Un des objectifs scientifiques de GRAIL était de déterminer la structure souterraine des bassins d’impact et l’origine des mascons lunaires (concentrations massiques.) Cette étude découle de cet effort et combine les données du GRAAL avec celles du Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO.)

« Lorsque nous avons combiné ces données de GRAAL avec les données de topographie lunaire de l’Orbiteur de reconnaissance lunaire, nous avons découvert la masse étonnamment importante à des centaines de kilomètres sous le bassin du Pôle Sud -Aitken”, a déclaré James.

Quelle que soit cette matière dense, elle tire le sol du cratère vers le bas de plus d’un demi-mille, selon James. Des simulations informatiques suggèrent que la masse pourrait être un énorme morceau de nickel et de fer, et qu’il s’agissait du noyau d’un astéroïde qui a frappé la Lune et s’est logé dans le manteau supérieur.

« L’une des explications de cette masse supplémentaire est que le métal de l’astéroïde qui a formé ce cratère est toujours intégré dans le manteau de la Lune”, a déclaré James dans un communiqué de presse. Selon le nouvel article, « l’excès de masse observé dans le manteau équivaut approximativement à 9 un noyau fer-nickel de 95 km de diamètre dans le manteau lunaire.”

Un schéma de la structure de la Lune. Crédit d'image: Par Bryan Derksen sur Wikipedia anglais - Transféré de en.wikipédia en Commons par Liftarn en utilisant CommonsHelper., Domaine public,
Un schéma de la structure de la Lune. Crédit d’image: Par Bryan Derksen sur Wikipedia anglais – Transféré de en.wikipédia en Commons par Liftarn en utilisant CommonsHelper., Domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4489173

Ils ont fait le Calcul et le Calcul a dit

« Nous avons fait le calcul et montré qu’un noyau suffisamment dispersé de l’astéroïde qui a fait l’impact pouvait rester suspendu dans le manteau de la Lune jusqu’à nos jours, plutôt que de s’enfoncer dans le noyau de la Lune”, a déclaré James.

Mais ce n’est pas la seule possibilité. Juste l’évidence.

La masse de matière pourrait être une relique de la formation de la Lune. Il est possible que ce soit une concentration d’oxydes denses de la dernière étape de solidification de l’océan magma lunaire. La Lune s’est formée il y a environ 4,51 milliards d’années, probablement à la suite de la collision de la Terre avec une ancienne protoplanète appelée Théia. Peu de temps après sa formation, il y a 4,5 milliards d’années, ses océans de magma se sont refroidis et solidifiés. Comme ils se sont refroidis et solidifiés, l’un des derniers oxydes à se former aurait été le féticho3, également connu sous le nom d’ilménite. C’est très dense et pourrait expliquer l’anomalie.

Il est difficile de déterminer la nature exacte du matériau sous le bassin du SPA. Il semble extrêmement improbable qu’une énorme concentration de fer et de nickel, si c’est ce que c’est, se trouve juste sous l’un des plus grands cratères d’impact du Système solaire, sans que les deux ne soient connectés.

Si c’était le résultat d’un impact d’astéroïde, quand cela s’est-il produit ? Comme James l’a dit à l’Univers aujourd’hui, « Nous ne le savons pas, mais si la Lune était trop chaude au moment de l’impact, le métal dense du noyau de l’impacteur aurait probablement dû s’enfoncer jusqu’au noyau de la Lune, auquel cas nous ne le verrions pas. »

Le rebord du cratère préservé autour de SPA fournit des preuves importantes pour établir l’heure de l’impact. Comme James l’a dit à Universe Aujourd’hui, « Nous ne verrions pas non plus de jante préservée si SPA se formait dans un océan de magma. Par conséquent, la Lune a probablement eu une chance de se refroidir un peu avant que cet impact ne se produise.”

Une autre image du pôle Sud - bassin d'Aitken provenant de la sonde japonaise Kaguya. Par Ittiz - Son propre travail, CC BY-SA 3.0,'s Kaguya probe. By Ittiz - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8637035
Une autre image du pôle Sud – bassin d’Aitken provenant de la sonde japonaise Kaguya. Par son propre travail, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8637035

Il est Différent des Autres Cratères

Le bassin de SPA est différent des autres cratères d’impact sur la Lune. D’autres cratères présentent des anomalies gravitationnelles, mais pas SPA. James a déclaré à Universe today que SPA « a une large région de gravité faible corrélée à une dépression topographique créée par l’anomalie du manteau dense qui pèse sur la surface de la Lune.”

Une comparaison côte à côte de SPA (à droite) et du Bassin Oriental de la Lune (à gauche.) Notez le motif en œil de taureau dans le bassin d'impact Oriental, ainsi que l'absence de motif en œil de taureau dans le bassin de SPA. Crédit d'image: NASA / GRAIL's Orientale Basin (left.) Note the bullseye pattern in the Orientale impact basin,a nd the absence of a bullseye pattern in the SPA basin. Image Credit: NASA/GRAIL
Une comparaison côte à côte de SPA (à droite) et du Bassin Oriental de la Lune (à gauche.) Notez le motif en œil de taureau dans le bassin d’impact Oriental, ainsi que l’absence de motif en œil de taureau dans le bassin de SPA. Crédit d’image: NASA / GRAIL

Selon James, le bassin est « l’un des meilleurs laboratoires naturels pour étudier les événements d’impact catastrophiques, un processus ancien qui a façonné toutes les planètes et lunes rocheuses que nous voyons aujourd’hui. »

Percer les secrets du bassin de SPA nécessitera plus de travail. Exclure un impact d’astéroïde ou des oxydes de la solidification du magma comme cause de l’anomalie nécessitera des simulations améliorées. Comme James l’a dit aujourd’hui à Universe, « La meilleure façon d’exclure un scénario ou l’autre serait d’effectuer des simulations plus récentes et de meilleure qualité.”

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