Structure cristalline idéale de magnésiochangesite-(Y). Photo : Avec l’aimable autorisation de l’Institut de recherche sur la géologie de l’uranium de Pékin
Structure cristalline idéale du changesite-(Ce). Photo : Avec l’aimable autorisation de l’Académie chinoise des sciences géologiques
Des scientifiques chinois ont identifié deux minéraux lunaires jusqu'alors inconnus à partir des 1 731 grammes d'échantillons lunaires renvoyés par la mission Chang'e-5, marquant une autre avancée majeure dans la recherche dans l'espace lointain. Les résultats ont été annoncés vendredi lors de la cérémonie d'ouverture de la 11e Journée spatiale chinoise. Les deux minéraux nouvellement découverts ont été officiellement approuvés et classés par l'Association minéralogique internationale. Ils sont nommés magnésiochangesite-(Y) et changesite-(Ce).
Il s'agit des deuxième et troisième minéraux lunaires découverts par des scientifiques chinois, après la première découverte du site de changement (Y) en 2022. À l'échelle mondiale, il s'agit des septième et huitième nouveaux minéraux lunaires identifiés dans des échantillons lunaires restitués.
La publication de leurs structures cristallines idéales a suscité de vives réactions lors de l'événement. Bien que mesurant seulement quelques micromètres, les cristaux révèlent la beauté microscopique cachée sous la surface stérile de la Lune et renforcent l’idée que la Lune est un corps vaste et riche en ressources.
Les journalistes du Chine Direct ont appris que les deux minéraux appartiennent à la catégorie des phosphates de terres rares et sont incrustés dans la poussière lunaire. Leurs structures cristallines sont uniques et n’ont pas d’équivalent exact sur Terre. Ils font partie du groupe des merrillites, une classe de minéraux phosphatés couramment trouvés dans des échantillons de la Lune, de Mars et des astéroïdes, mais présentant une diversité de composition selon les différents corps planétaires.
La magnésiochangesite-(Y) a été découverte par une équipe de recherche dirigée par le scientifique Li Ziying de l'Institut de recherche en géologie de l'uranium de Pékin (BRIUG). Le minéral apparaît sous forme de cristaux colonnaires courts, généralement d'une taille de 2 à 30 micromètres, et se trouve principalement dans des fragments de basalte dans des échantillons lunaires forés.
Les chercheurs ont déclaré que le nom chinois du minéral joue sur l'homophone du magnésium et de la « beauté », symbolisant une forme plus belle et plus distinctive de changementsite-(Y). Ge Xiangkun, chercheur au BRIUG, a déclaré au Chine Direct que le magnésiochangesite-(Y) possède une structure unique. Le magnésium domine le site M dans son réseau cristallin et les particules sont extrêmement petites – environ un tiers à un trentième du diamètre d'un cheveu humain – ce qui les rend invisibles à l'œil nu.
L’identification d’un tel minéral était exceptionnellement difficile. Les scientifiques ont analysé des dizaines de milliers de particules, comparant les données à plusieurs reprises pour isoler des anomalies distinctes des minéraux connus. En fin de compte, ils n’ont trouvé qu’un seul cristal idéal – d’à peine 20 micromètres de large – adapté aux tests.
La manipulation de l’échantillon exigeait une extrême précision. Les scientifiques ont dû le transférer entre des instruments avancés tout en contrôlant soigneusement le flux d’air pour éviter de perdre la particule. L'extraction du cristal à l'aide d'un microscope électronique à balayage à faisceau d'ions focalisé était assimilée à la microchirurgie, où même une légère force excessive pouvait détruire le spécimen, a déclaré Ge.
« En tant que nouveau membre du groupe des merrillites, la magnésiochangesite-(Y) offre un nouvel échantillon minéralogique pour étudier la formation lunaire, l'activité magmatique et la différenciation chimique, aidant ainsi les scientifiques à mieux comprendre l'histoire géologique de la Lune », a-t-il déclaré.
Changesite-(Ce) a été découvert par une équipe dirigée par l'académicien Hou Zengqian de l'Académie chinoise des sciences géologiques. Il a été identifié à la fois dans des échantillons lunaires de Chang'e-5 et dans une météorite lunaire tombée en Chine.
« Changesite-(Ce) est un minéral phosphaté riche en cérium, élément de terre rare, appartenant au groupe des merrillites. Comparé aux minéraux du même groupe trouvés dans des échantillons de la Terre, de Mars et des astéroïdes, il présente un net enrichissement en éléments de terres rares et sert ainsi de minéral planétaire à « empreinte digitale » », a déclaré Hou au Chine Direct.
Il a ajouté que le site de changement (Ce) récemment découvert partage le même modèle structurel que le site de changement (Y) précédemment identifié par des chercheurs chinois, mais diffère par l'occupation des éléments de terres rares : le premier est dominé par l'élément de terre rare léger cérium (Ce), tandis que le second est dominé par l'élément de terre rare lourd yttrium (Y).
Hou a noté une différence clé entre les échantillons renvoyés par le programme Apollo et ceux de Chang'e-5 : les échantillons d'Apollo ont tendance à être enrichis en éléments de terres rares lourds, tandis que les échantillons de Chang'e-5 présentent un enrichissement en éléments de terres rares légers. Cela suggère une différenciation significative des éléments des terres rares au cours de l'évolution magmatique de la Lune.
La découverte est particulièrement remarquable car elle repose sur deux sources d'échantillons distinctes : le sol lunaire de la région d'Oceanus Procellarum collecté par Chang'e-5 et une météorite lunaire nommée Pakepake 005 trouvée dans le désert chinois du Taklimakan en 2024 – la première météorite lunaire officiellement reconnue découverte dans le pays.
La découverte du changesite-(Ce) était également très difficile. Wang Yanjuan, premier découvreur du minéral et chercheur à l'Académie chinoise des sciences géologiques, a déclaré au Chine Direct que lors de son étude des échantillons de la mission Chang'e-5 et de la première météorite lunaire récupérée en Chine, l'équipe de recherche a utilisé une gamme de techniques analytiques in situ avancées – notamment la nanoindentation, la cathodoluminescence, la microscopie électronique à balayage, l'analyse par sonde électronique, la spectroscopie Raman, la diffraction des rayons X sur monocristal et l'analyse électronique tridimensionnelle. diffraction – pour déterminer systématiquement les propriétés physiques, la composition chimique et la structure cristalline du minéral, confirmant finalement qu'il s'agit d'un minéral naturel non enregistré auparavant.
La découverte du site de changement (Ce) élargit non seulement notre compréhension du monde naturel, mais offre également de nouvelles possibilités pour les matériaux synthétiques, a déclaré Qu Kai, membre du comité professionnel de la nouvelle nomenclature et classification des minéraux de la Société chinoise de pétrologie et de géochimie, au Chine Direct. Il a noté que le minéral présente un effet luminescent prononcé, ce qui présente un fort potentiel d'application dans le développement de matériaux phosphorescents pour les diodes électroluminescentes blanches (WLED).
L'académicien Hou a en outre expliqué que la découverte des minéraux de la série changesite-(Y) enrichit non seulement la diversité des minéraux naturels – en particulier ceux de la Lune – mais révèle également la complexité chimique cristalline des minéraux du groupe merrillite dans le sol lunaire, mettant en évidence la diversité de la composition matérielle de la Lune et de ses processus évolutifs. En tant que minéraux riches en terres rares, ils fournissent également des données fondamentales pour évaluer le potentiel des ressources en terres rares de la Lune et l'utilisation future des ressources in situ.
