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 il mesure 2 500 km (1 600 mi) de diamètre et 13 km (8,1 mi) de profondeur. Une nouvelle étude indique que le bassin peut contenir un énorme morceau de métal plus grand que la grande île d'Hawaï.
L'étude, intitulée «Structure profonde du bassin du pôle sud lunaire-Aitken», est publiée dans 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 SPA est le plus grand cratère d'impact universellement reconnu du système solaire. Il ne peut pas être vu de la Terre car 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, Texas à Washington, DC. Avec une profondeur de 13 km (8,1 mi), le cratère est environ six fois plus profond qu'il n'est large. Son statut comme l'une des structures les plus anciennes et bien préservées de la Lune fait du bassin de la SPA un sujet de grand intérêt scientifique.
Enterré sous ce cratère gargantuesque se trouve un énorme morceau de métal.
«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 est probablement à des centaines de kilomètres sous la surface lunaire, mais comme le dit le document, «Il pourrait s'agir d'une anomalie de grande densité répartie sur une gamme modeste de profondeurs, ou ce pourrait être une anomalie de densité subtile répartie sur toute la profondeur du manteau. "
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 vaisseaux spatiaux sur la même orbite lunaire. Ils s'appelaient GRAIL-A et GRAIL-B, ou Ebb and Flow.
Alors qu'EBB et FLOW survolaient des zones de masses différentes, ils se rapprochaient ou s'éloignaient l'un de l'autre. Des instruments de précision sur la sonde GRAIL mesurent ces changements et les données ont été utilisées pour générer une image haute résolution du champ gravitationnel de la Lune.
L'un des objectifs scientifiques de GRAIL était de déterminer la structure souterraine des bassins d'impact et l'origine des mascons lunaires (concentrations de masse). Cette étude découle de cet effort et combine les données de GRAIL avec les données du Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO.)
"Lorsque nous avons combiné ces données GRAIL avec les données de topographie lunaire de l'Obbiter de reconnaissance lunaire, nous avons découvert la quantité étonnamment grande de centaines de miles de masse sous le bassin du pôle Sud-Aitken", a déclaré James.
Quelle que soit cette matière dense, elle tire le sol du cratère de plus d'un demi-mille, selon James. Les simulations informatiques suggèrent que la masse pourrait être un énorme morceau de nickel et de fer, et que c'est le 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 incrusté dans le manteau de la Lune", a déclaré James dans un communiqué de presse. Selon le nouveau document, «la masse excédentaire observée dans le manteau équivaut approximativement à… un noyau de fer-nickel de 95 km de diamètre dans le manteau de la Lune».
Ils ont fait les maths et les maths ont dit…
"Nous avons fait le calcul et montré qu'un noyau suffisamment dispersé de l'astéroïde qui a produit l'impact pourrait 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 la 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 Theia. Peu de temps après sa formation, il y a 4,5 milliards d'années, ses océans magmatiques se sont refroidis et solidifiés. Au fur et à mesure qu'ils se refroidissaient et se solidifiaient, l'un des derniers oxydes à se former aurait été le FeTiO3, 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 SPA. Il semble extrêmement improbable qu’une énorme concentration de fer et de nickel, s’il s’agit de celle-ci, se trouve juste sous l’un des plus grands cratères d’impact du système solaire, sans que les deux soient connectés.
Si c'était le résultat d'un impact d'astéroïde, quand est-ce arrivé? Comme James l'a dit à Space Magazine: «Nous ne 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 couler jusqu'au noyau de la Lune, auquel cas nous ne le verrions pas. "
Le bord du cratère préservé autour de la SPA fournit des preuves importantes pour établir le moment de l'impact. Comme James l'a déclaré à Space Magazine, «Nous ne verrions pas non plus de bord préservé si le SPA se formait dans un océan magma. Par conséquent, la Lune a probablement eu une chance de se refroidir quelque peu avant que cet impact ne se produise. »
C'est différent des autres cratères
Le bassin SPA est différent des autres cratères d'impact sur la Lune. D'autres cratères ont des anomalies gravimétriques, mais pas le SPA. James a déclaré à Space Magazine que SPA "a une large région de faible gravité corrélée à une dépression topographique créée par l'anomalie dense du manteau qui alourdit la surface de la Lune".
Selon James, le bassin est «l'un des meilleurs laboratoires naturels pour étudier les événements d'impact catastrophique, un processus ancien qui a façonné toutes les planètes rocheuses et les lunes que nous voyons aujourd'hui».
Révéler les secrets du bassin SPA nécessitera plus de travail. Pour exclure un impact d'astéroïde ou des oxydes de la solidification du magma comme cause de l'anomalie, il faudra améliorer les simulations. Comme James l'a déclaré à Space Magazine, «La meilleure façon d'exclure un scénario ou l'autre serait d'effectuer des simulations plus récentes et meilleures.»
Sources:
- Communiqué de presse: Anomalie de masse détectée sous le plus grand cratère de la Lune
- Document de recherche: Structure profonde du pôle sud lunaire - bassin d'Aitken
- Entrée Wikipédia: Pôle Sud – bassin d'Aitken
- NASA: Mission GRAIL
