Si le paysage gris et figé de la Lune nous est familier aujourd’hui, le passé de notre satellite a pourtant été bien agité. La mission chinoise Chang’e 5 a ramené en décembre dernier des échantillons lunaires qui révèlent, après analyse, une histoire bien plus trépidante que ce que laissaient penser les précédentes études.

Pas moins de trois articles parus ce 19 octobre dans la revue Nature détaillent une histoire lunaire dans laquelle les volcans sont restés actifs bien plus longtemps que prévu. «La mission a ramené du basalte jeune, d’à peine deux milliards d’années, raconte Romain Tartèse, chercheur de l’Université de Manchester qui a participé à une des études. Et si ces roches répondent à quelques questions, elles en soulèvent bien d’autres!»

Pour connaître l’âge d’une surface planétaire, les scientifiques ont deux options. La première, dater directement les roches, ce qui a pu être fait avec les missions Apollo. Les Américains ont ainsi trouvé du basalte vieux de trois milliards d’années.

Océan des tempêtes

Deuxième méthode, compter les cratères, qui sont comme les rides: plus il y en a, plus la surface est ancienne. Chang’e 5 a aluni dans une région nommée l’océan des Tempêtes, une immense étendue d’ancienne lave solidifiée. C’est la zone lunaire où se trouve le plus petit nombre de cratères, ce qui laisse penser que c’est aussi la partie la plus jeune de la Lune, et c’est pourquoi elle a été privilégiée par la mission. Cette datation, qui comporte plus d’incertitudes, a été confirmée par la première méthode, ce qui fait dire aux scientifiques que cet océan daterait de deux milliards d’années.

Comment un si petit corps sans atmosphère ni mouvement de plaques tectoniques aurait-il pu garder de la chaleur dans ses entrailles aussi longtemps?

Cette datation soulève une question: si le basalte – une roche volcanique – à cet endroit est aussi récent, c’est le signe que des volcans étaient actifs à cette époque, autrement dit que le volcanisme a duré très longtemps sur la Lune, elle-même formée il y a 4,5 milliards d’années. Comment un si petit corps sans atmosphère ni mouvement de plaques tectoniques aurait-il pu garder de la chaleur dans ses entrailles aussi longtemps?

Devant cette interrogation, les scientifiques espéraient que les échantillons plus jeunes ramenés par Chang’e apporteraient des réponses. Plusieurs hypothèses ont alors été formulées et mises à l’épreuve grâce aux roches recueillies. L’une d’elles partait du principe que le sol pouvait être enrichi en éléments radioactifs. Le potassium, le thorium ou l’uranium ont pour effet de dégager de la chaleur et de faire fondre les roches, et donc d’entretenir une activité volcanique. Une des études parues dans Nature en a cherché des traces, mais sans succès. Les éléments radioactifs ne sont pas plus nombreux que ceux trouvés dans les roches d’Apollo.

Les hypothèses tombent à l’eau

Autre piste: de l’eau. Si les roches sont davantage gorgées d’eau, elles peuvent fondre à des températures plus basses et ainsi faire perdurer le volcanisme un peu plus longtemps. Sauf que l’étude à laquelle a participé Romain Tartèse est catégorique: le manteau lunaire est tout à fait sec. «Il s’agissait de nos principales hypothèses, reconnaît le chercheur, et elles se sont révélées fausses… Cela va donner du fil à retordre aux futures personnes qui travailleront sur ces questions.» Ces découvertes frustrantes apportent toutefois plus de précision au comptage de cratères grâce à une nouvelle balise temporelle… Maigre consolation.

L’histoire est cependant loin d’être terminée puisque les analyses continuent au sujet des quelque 1700 grammes de roches qui ont été ramenés sur Terre. D’autres hypothèses commencent déjà à fleurir comme l’idée d’une forte teneur en fer. Cet élément, au même titre que l’eau, aiderait la roche à fondre avec des températures un peu plus basses. «Nous travaillons toujours sur les échantillons, assure Romain Tartèse, et les prochaines semaines ou prochains mois vont y être consacrés. Je pense qu’il faut s’attendre à de nombreuses autres publications.»

Les précieux échantillons restent en Chine et les seuls chercheurs étrangers participant aux études le font sous la houlette des universités et des scientifiques chinois. Mais d’ici la fin de l’année, la Chine devrait ouvrir ses données et distribuer des roches lunaires à la demande un peu partout dans le monde. De quoi comprendre, peut-être, ce qui a gardé les entrailles lunaires au chaud si longtemps.