La gravité terrestre a exercé des forces de marée intenses sur la Lune il y a environ deux milliards d’années, réchauffant son manteau et expliquant l’origine de matériaux volcaniques découverts par la mission Chang’e-5.
Les échantillons de basalte rapportés de la région lunaire de l’Oceanus Procellarum affichent une datation d’environ deux milliards d’années en laboratoire.
La Lune aurait dû se refroidir rapidement après sa formation intervenue il y a environ 4,5 milliards d’années à la suite d’une collision entre la proto-Terre et un corps nommé Théia. Le petit volume des débris, représentant environ le quart de la Terre, laissait présager un refroidissement accéléré et une extinction rapide de toute activité volcanique.
Le rôle des forces de marée et de l'orbite lunaire
Miao Chen de la Chengdu University of Technology et ses collègues ont publié un article dans la revue Planet. Ce travail avance le phénomène de chauffage par marée.
La Lune se trouvait beaucoup plus près de la Terre à cette époque lointaine. Elle bouclait son orbite en seize jours, contre vingt-sept jours aujourd’hui. Cette trajectoire présentait une excentricité prononcée, formant une ellipse marquée qui soumettait l’intérieur lunaire à des déformations rythmiques sous l’effet de la gravité terrestre.
Des anomalies thermiques façonnent le manteau
Les chercheurs ont intégré une configuration tridimensionnelle réaliste du manteau dans une simulation de convection.
Les résultats démontrent que l’énergie se concentrait spécifiquement au niveau de deux régions symétriques sur la frontière entre le noyau et le manteau. Ces secteurs, désignés sous le nom de Tidal Heating Anomaly Zones (THAZs), ont absorbé des volumes considérables d’énergie.
Il y a environ 3,2 milliards d’années, ces zones ne représentaient que 2,5 % du volume total du manteau. La contrainte de marée y a pourtant libéré 150 gigawatts de puissance.
Ce niveau thermique représentait plus de quatre fois l’énergie générée par la désintégration radioactive des éléments présents à l’intérieur de l’astre.
Le volcanisme persistant redéfinit la chronologie
Ce mécanisme a contribué à maintenir le noyau lunaire chaud, soutenant ainsi un champ magnétique persistant au-delà des prévisions des modèles initiaux et expliquant les propriétés des échantillons rapportés par les missions Apollo.
Ce réchauffement a également alimenté d’importants panaches mantelliques qui ont progressé vers la croûte. Ils ont piégé des poches de magma responsables des basaltes identifiés dans les prélèvements de Chang’e-5.