Nouvelle approche des dépôts pyroclastiques sur la Lune // New approach of pyroclastic deposits on the Moon

La plupart des études traitant des origines de la Lune ont conclu que les volcans lunaires, au cours de leurs éruptions, avaient principalement rejeté le substrat rocheux froid. Selon ces mêmes études, les matériaux contenus dans les dépôts de coulées pyroclastiques étaient semblables à ceux émis par les éruptions vulcaniennes sur Terre. C’est du moins ce qu’avait révélé l’observation de certains dépôts du Cratère Alphonsus qui montraient des volumes plus importants au niveau des bouches éruptives qu’au niveau des dépôts pyroclastiques, avec une faible proportion de matériaux juvéniles dans ces derniers.
Une étude récente conduite par des chercheurs de l’Arizona State University (ASU) a tenté de mieux comprendre les mécanismes éruptifs lunaires en déterminant comment la proportion de matériaux juvéniles, calculée à partir des volumes au niveau des dépôts pyroclastiques et ceux au niveau des bouches éruptives, varie dans les dépôts pyroclastiques du Cratère Alphonsus et ailleurs sur la Lune. Les scientifiques expliquent qu’il y a en fait plus de diversité qu’on le pensait jusqu’à présent dans la source des produits éruptifs sur la Lune. On savait que des volcans émetteurs de coulées pyroclastiques avaient existé au début de la Lune, mais on ne savait pas quelle était la taille de ces volcans, ni quelle quantité de magma ils avaient émis.
Les chercheurs de l’Arizona ont pu fournir une étude détaillée de 23 des volcans émetteurs de coulées pyroclastiques, situés sur 11 sites différents de la Lune, en utilisant des images haute résolution recueillies grâce à la Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC). Ils ont pu déterminer l’histoire des éruptions, comment les matériaux volcaniques s’étaient répandus, et estimer le volume de magma et de gaz émis. A partir des échantillons de matériaux pyroclastiques rapportés par les astronautes des missions Apollo, les scientifiques ont pu constater que leur source magmatique provenait du manteau profond.
Alors que des études antérieures avaient conclu que les volcans lunaires avaient essentiellement rejeté le substrat rocheux froid émis par l’intermédiaire des gaz piégés à l’intérieur, des images stéréo du LROC ont permis à l’équipe scientifique de l’ASU d’analyser le volume de matériaux déposé autour des volcans. Les chercheurs ont soustrait le volume de matériaux émis par la bouche éruptive et ont estimé la quantité de magma juvénile émis

L’analyse spectroscopique de ces dépôts a indiqué qu’il y avait beaucoup plus de diversité qu’on ne le pensait auparavant dans l’origine des produits éruptifs sur la Lune. Les chercheurs ont en particulier observé une vaste gamme de matériaux juvéniles.

En outre, il ressort des modélisations que les dépôts lunaires les plus fréquemment observés dans cette étude ont été formés par du magma contenant 2000-5000 ppm de volatils dissous, ce qui est conforme aux estimations récentes via l’analyse d’inclusions, mais contraire aux hypothèses précédentes selon lesquelles la Lune était largement dégazée lors de sa formation.
Certains dépôts pyroclastiques analysés par les chercheurs de l’ASU montrent un volume significatif et correspondent à des événements éruptifs violents et potentiellement de longue durée. Ils sont comparables ou plus volumineux que ceux émis durant l’éruption cataclysmique du Mont Pinatubo (Philippines) en 1991. En outre, la majeure partie du magma émis par ces volcans a probablement atteint environ 1 600 m de hauteur, et même parfois près de 8 000 m.
Dans la conclusion de l’étude, les scientifiques expliquent que l’histoire géologique de la Lune est intimement liée à celle de la Terre, et des études comme celle-ci  nous aident à comprendre l’histoire de notre propre planète.
L’ensemble de l’étude se trouve avec cette référence:

« On the eruptive origins of lunar localized pyroclastic deposits » – Keske, A. L. – Earth and Planetary Science Letters – https://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116426.

Source: The Watchers.

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Most studies dealing with the origins of the Moon have concluded that lunar volcanoes had exploded primarily cold bedrock. They hypothesized that pyroclastic flow deposits represent products of a lunar equivalent of Vulcanian-style eruptions, based in part on the observation that some of the deposits in Alphonsus Crater have large vent volumes in comparison with their deposit volumes, indicating a low proportion of juvenile material in the deposits.

A recent study by researchers from Arizona State University (ASU) tried to better understand eruption mechanisms by determining how the proportion of juvenile material, as calculated using deposit and vent volumes, varies among pyroclastic flow deposits in Alphonsus Crater and elsewhere on the Moon. The scientists explain that there is actually more diversity in the source of explosive products on the Moon. Pyroclastic volcanoes are known to have existed on the early Moon, but it was unknown how big the volcanoes were or how much magma was erupted.

The Arizona reseaechers were able to produce a detailed survey of 23 of the Moon’s pyroclastic volcanoes from 11 various sites using high-resolution images gathered from the Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC). They could determine the history of eruptions, how the volcanic material was dispersed, and estimated the volume of emitted magma and gases. Samples of pyroclastic materials were returned by Apollo astronauts and it was found that their source magmas originated from deep within the mantle.

While past studies concluded that lunar volcanoes had mostly erupted cold bedrock emitted by trapped gases, stereo images from LROC allowed the team to look at the volume of the deposited material around the volcanoes. The researchers subtracted the volume of material spewed by the vent and estimated the amount of fresh magmatic material emitted.

Spectroscopic analysis of these deposits indicated there was much more diversity in the origin of the explosive products on the moon analysed by the authors of the study than had been previously thought. They observed a wide range of juvenile proportions, many of which are more juvenile-rich than previously thought.

Furthermore, dynamic model results suggest that the most widespread lunar deposits in this study were formed by magma containing 2000–5000 ppm of dissolved volatiles, consistent with recent estimates via melt inclusion analysis, but contrary to long-held ideas that the Moon was largely degassed during its formation.

Some of the deposits analyzed by the ASU researchers are significantly large in volume and represent violent and potentially long-lived explosive events. They are comparable to, or larger in volume, than the cataclysmic 1991 eruption of Mount Pinatubo (Philippines). Besides, most of the magma from these volcanoes probably rose up to about 1 600 m high, with some of the largest reaching up to almost 8 000 m.

In the conclusion of the study, the scientists say that the Moon’s geologic history is intertwined with Earth’s, and studies like this help us understand the history of our own planet.

The whole study can be found with this reference :

« On the eruptive origins of lunar localized pyroclastic deposits » – Keske, A. L. – Earth and Planetary Science Letters – https://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116426.

Source: The Watchers.

Le Cratère Alphonsus vu par le Lunar Reconnaissance Orbiter (Source: NASA)