La Lune se contracte lentement à mesure que son noyau se refroidit : en analysant des milliers de failles identifiées dans les images du Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, les chercheurs ont estimé une réduction du rayon d’environ 44 mètres en 400 à 800 millions d’années, avec des implications pour les futurs établissements humains au pôle sud de la Lune.
Une étude sur Le journal des sciences planétaires fourni l’évaluation la plus complète de la phénomène de la contraction récente du rayon lunaire grâce au recensement de défauts de compression dispersés sur toute la surface lunaire. Analyser les images de la sonde Orbiteur de reconnaissance lunaire (LRO), les auteurs estiment que les structures tectoniques observées correspondent à une diminution du rayon de la Lune environ 44 mètres.
En analysant des images de la surface lunaire, les chercheurs ont procédé au recensement d’un catégorie particulière de structures tectoniques. Ils ont identifié en outre 10 000 structures géologiques de surface attribuable à des défauts de compression et a estimé que la diminution de rayon lunaire s’est produit dans 400 à 800 millions d’années. Le rayon moyen de la Lune est d’environ 1 737 kilomètresdonc une contraction de quelques dizaines de mètres est très faible par rapport à sa taille globale.
Cette légère diminution a toutefois un effet non négligeable sur la dynamique des failles lunaires et ha une conséquence concrète pour la future exploration spatiale habitée du pôle sud lunaire. En fait le Missions Apollo ils avaient déjà collecté des données sismiques prouvant l’existence de tremblements de terre lunaires peu profonds. La recherche souligne donc la nécessité de mieux comprendre où se situent les failles de la surface lunaire et dans quelles conditions elles pourraient générer des tremblements de terre pour le choix des sites d’atterrissage et pour la conception des infrastructures sur la surface lunaire.
Le le risque est pertinent juste au pôle sudoù l’intérêt pour la glace d’eau conduit à l’exploration des cratères lunaires aux parois abruptes et de l’intérieur des zones d’ombre permanente, telles que celles de Cratère Shackleton. Des glissements de terrain de régolithes pourraient en effet être générés suite à de faibles secousses et tremblements de terre provoqués par les structures tectoniques identifiées dans cette recherche et encore actives sur la surface lunaire.
Refroidissement ancien et récent de la Lune
Là La Lune s’est formée à environ 4,5 milliards il y a des années à partir des débris de la collision entre le proto-Terre et un corps de la taille de Mars (appelé par les scientifiques Théia). Il s’agissait d’un événement hautement énergétique qui a fait de la proto-Lune un corps complètement en fusion.
Dans le premier million d’années qui ont suivi cet événement (estimé entre 150 et 200 millions d’années), la chaleur primordiale et la désintégration des éléments radioactifs se sont maintenues températures très élevées dans tout le manteau et le noyau. Au cours du prochain milliard d’annéesLa Lune s’est lentement refroidie et s’est contractée.
Le chaleur résiduelle de la formation et du décroissance lente des éléments radioactifs ils ont alimenté son évolution thermique avec l’intérieur (le noyau et le manteau) qui s’est progressivement refroidi et contracté et les couches externes qui s’étaient solidifiées bien avant.
Les auteurs de la recherche émettent l’hypothèse que lors des phases primordiales du refroidissement de la Lune, sa surface ne présentait pas de failles généralisées comme nous le voyons aujourd’hui. UN croûte épaisse et poreuse il aurait isolé l’intérieur chaud, ralentissant son refroidissement et donc sa contraction. Selon leur hypothèse, la chaleur serait restée longtemps emprisonnée et la contraction ne serait apparue que récemment à la surface.
Cependant, au cours des dernières centaines de millions d’années, des failles ont commencé à apparaître, réparties sur toute la surface. La surface lunaire est pratiquement constituée d’une seule plaque. Selon les auteurs, la croissance des failles existantes et la formation de nouvelles se poursuivent aujourd’hui, un phénomène qui provoquerait la génération continue d’éventuels tremblements de terre lunaires dispersés sur toute sa surface.
Escarpements lobés et crêtes lunaires : comment estimer le rétrécissement de 44 mètres
La mission LRO de la NASA collecte depuis 2009 des millions d’images de la surface lunaire et nous a permis d’identifier et d’analyser les structures tectoniques présentes à sa surface. L’équipe de recherche s’est concentrée sur l’observation de deux catégories particulières de structures géologiques.
Le premier consiste en ce qu’on appelle escarpins lobésou reliefs allongés, semblables à de petites marches, qui se forment lorsqu’un défaut inverse pousse une partie de la croûte sur la croûte adjacente. Ils ont généralement une pente raide et un côté plus doux et se trouvent principalement dans les régions montagneuses de la Lune.
Lorsque l’intérieur de la Lune se contracte, la croûte est soumise à des contraintes de compression qui peuvent provoquer des fractures et des déplacements le long des failles. La roche peut se briser et une partie de la croûte peut être poussée sur la roche adjacente. Les pentes lobées se forment ainsi.
La seconde se trouve dans mers lunaires (c’est-à-dire les grandes plaines sombres visibles depuis la Terre formées principalement de laves basaltiques solidifiées), constituées de petites dorsalesdit petites crêtes marinesassocié à défauts de compression. Ils sont constitués de petites chaînes de montagnes ou des plis qui se forment dans les mers basaltiques de la Lune.
Les escarpements des régions montagneuses et les crêtes des mers représentent différentes manifestations de surface d’une déformation liée à la contraction de la surface lunaire due à son récent refroidissement lent.
L’équipe de recherche a examiné les images acquises par le vaisseau spatial LRO et a cartographié davantage 8 900 pistes lobées. Leurs traces ont été divisées en environ 127 800 segments pour mesurer leur longueur et leur orientation. A ces structures les auteurs ont ajouté environ 2 600 petites épines dorsales des mers déjà cataloguées dans des études antérieures. La géométrie des failles et les modèles de déformation permettent d’estimer le déplacement et le raccourcissement de la surface lunaire (et donc du rayon).
En combinant les données des régions montagneuses et des mers, les chercheurs ont estimé une contraction de environ 44 mètres. Selon le modèle, si la contraction s’était produite uniformément au cours des 400 derniers millions d’années, le rayon aurait diminué en moyenne jusqu’à environ 11 centimètres par million d’années.
Cartographier les 10 000 jeunes failles permettra de prédire les séismes du satellite
Sur Terre, de nombreux tremblements de terre sont liés aux interactions entre plaques lithosphériques en mouvement. La Lune n’a pas de système tectonique similaire à celui de la Terre et du sa croûte forme une coque unitaire solidifiée. Cependant, en raison du refroidissement de la surface lunaire, une contraction est générée qui contribue à la compression des structures géologiques de surface. La génération de ces failles est répartie dans de nombreuses régions lunaires, formant cependant des régions plus actives et laissant les autres zones lunaires moins affectées par le phénomène.
Lorsque les efforts dépassent la résistance de la roche lunaire, un défaut existant peut glisser et le mouvement brusque libère de l’énergie et provoque un chocde la même manière que ce qui se passe sur Terre. La répartition des failles lunaires, les propriétés des roches et les contraintes locales générées par la compression seront des paramètres importants pour déterminer le risque, la prévision possible et l’intensité d’un événement sismique sur la Lune.
Évaluation du risque sismique pour les futures bases humaines sur la Lune
Les défauts sont un élément à prendre en compte choix des sites pour les futures bases humaines sur la Lunenotamment au pôle sud, où la NASA évalue les zones possibles pour l’implantation future d’une première base spatiale. Les bords des grands cratères lunaires qui cachent en leur sein des zones d’ombre permanente qui pourraient préserver la glace d’eau sont en effet parmi les sites qui intéressent le plus l’agence spatiale américaine.
Une étude publiée en 2024 a modélisé la stabilité des pentes des cratères du pôle sud lunaire. Les résultats indiquent que certaines zones peuvent être sujet aux glissements de terrain du régolithe même après des secousses relativement faiblesy compris certaines parois internes de cratères ombragés en permanence, comme ceux de Cratère Shackletonl’une des régions les plus populaires pour la base lunaire de Programme Artémis.
Cartographier le risque sismique de la surface lunaire deviendra donc extrêmement important pour comprendre où sont choisis dans le futur les endroits précis où seront atterris les modules habités et autres infrastructures des bases lunaires.