La Lune tremble et rétrécit, selon une nouvelle analyse

Les données des missions Apollo et Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA suggèrent que la lune est toujours active sur le plan tectonique

En 2010, une analyse des images de Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA a révélé que la lune rétrécissait et rétrécissait à mesure que son intérieur refroidissait, laissant derrière elle des milliers de falaises appelées failles de chevauchement.

Une nouvelle analyse - réalisée par une équipe de chercheurs comprenant Nicholas Schmerr - professeur assistant de géologie à l'Université du Maryland - ajoute à cette découverte en suggérant que la lune pourrait encore se rétrécir et produire activement des tremblements de lune le long de ces failles chevauchées.

Cette faille de premier plan fait partie des milliers de découvertes sur la Lune de la Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA. Ces failles ressemblent à de petites falaises en forme d'escaliers ou à des escarpements vus de la surface lunaire. Les escarpins se forment lorsqu’une partie de la croûte de la lune (flèches pointant vers la gauche) est poussée sur une partie adjacente (flèches pointant vers la droite) lorsque l’intérieur de la lune se refroidit et se rétrécit. De nouvelles recherches suggèrent que ces défauts pourraient encore être actifs aujourd'hui (LROC NAC frame M190844037LR; NASA / GSFC / Arizona State University / Smithsonian)

L’équipe a même repéré des activités géologiques telles que des glissements de terrain et des blocs de pierre. Schmerr a déclaré: «Nous avons constaté qu'un certain nombre de tremblements enregistrés dans les données d'Apollo étaient très proches des défauts observés dans les images de LRO.

«Il est fort probable que les défauts soient toujours actifs aujourd’hui. Vous ne voyez souvent aucune tectonique active ailleurs que sur Terre, il est donc très excitant de penser que ces failles peuvent encore produire des tremblements de lune. "

Schmerr et l’équipe ont conçu un nouvel algorithme permettant de réanalyser les données sismiques provenant d’instruments placés au cours des missions Apollo de la NASA dans les années 1960 et 1970. Ce nouvel examen a permis à l’équipe de déterminer des données plus précises sur la localisation de l’épicentre de 28 séismes enregistrés entre 1969 et 1977.

Ils ont ensuite superposé ces données de localisation révisées sur l'imagerie LRO des failles poussées. Ils ont constaté que, du fait de la proximité des séismes avec les failles chevauchées, au moins huit de ces séismes étaient probablement dus à une véritable activité tectonique - le mouvement des plaques crustales - le long des failles poussées. Ceci est opposé aux impacts d’astéroïdes ou aux grondements dans les profondeurs de l’intérieur de la lune, ce qui avait déjà été suggéré comme mécanisme de cette activité.

Bien que les instruments Apollo aient enregistré leur dernier séisme peu de temps avant leur retrait, en 1977, il est probable que la lune subisse encore des tremblements de terre à ce jour - le document décrivant les états de travail. La recherche - co-écrite par Schmerr - a été publiée dans la revue Nature Geoscience le 13 mai 2019.

Mesurer les tremblements de lune

Les astronautes ont placé cinq sismomètres à la surface de la lune lors des missions Apollo 11, 12, 14, 15 et 16. Le sismomètre Apollo 11 n'a fonctionné que pendant trois semaines, mais les quatre instruments restants ont enregistré 28 tremblements de lune peu profonds - du type provoqué par des failles tectoniques - de 1969 à 1977. Sur Terre, la magnitude des séismes aurait varié entre 2 et 5.

L’expérience sismique passive était le premier sismomètre placé à la surface de la Lune. Il a détecté des «tremblements de lune» lunaires et fourni des informations sur la structure interne de la Lune. Cette expérience a étudié la propagation des ondes sismiques à travers la Lune et a fourni le premier aperçu détaillé de la structure interne de la Lune. (NASA, 2017)

En utilisant les estimations de localisation révisées à partir de leur nouvel algorithme, les chercheurs ont découvert que les épicentres de huit des 28 séismes peu profonds se trouvaient à moins de 30 km des failles visibles sur les images LRO - suffisamment proches pour que l’équipe conclue que ces fausses étaient probablement à l'origine des tremblements de terre.

Schmerr a dirigé un effort pour produire des «cartes de secousses» dérivées de modèles qui prédisent où les secousses les plus fortes devraient se produire, étant donné la taille des failles de chevauchement.

Les chercheurs ont également découvert que six des huit tremblements de terre se produisaient lorsque la lune était à son apogée ou presque, le point le plus éloigné de son orbite autour de la Terre. À ce stade, le stress de marée supplémentaire dû à la gravité de la Terre provoque un pic du stress total sur la croûte de la lune, ce qui rend plus probable un glissement le long des failles poussées.

Thomas Watters, auteur principal du document de recherche et chercheur principal au Centre d'études sur la terre et les planètes de la Smithsonian Institution à Washington, a déclaré: «Nous pensons qu'il est très probable que ces huit tremblements de terre aient été provoqués par des défaillances qui ont été causées par le stress la croûte lunaire a été comprimée par la contraction globale et les forces de marée, ce qui indique que les sismomètres Apollo ont enregistré la contraction de la lune et que celle-ci est toujours active sur le plan tectonique.

Les chercheurs établissent une analogie avec le processus qui transforme un raisin en raisin. Tout comme un raisin peut se froisser en essayant de devenir un raisin, la lune se plisse également lorsque son intérieur se refroidit et rétrécit. Mais contrairement à la peau souple d’un raisin, la croûte de la lune est cassante, ce qui la fait casser lorsque l’intérieur se rétrécit. C’est cette cassure qui se traduit par des failles de poussée, dans lesquelles une partie de la croûte est poussée sur une partie adjacente. Ces failles, chacune haute de quelques dizaines de mètres et longue de quelques kilomètres, ressemblent à de petites falaises en forme d’escalier vues de la surface lunaire.

La LRO a photographié plus de 3 500 escarpements de faille sur la lune depuis sa mise en service en 2009. Certaines de ces images montrent des glissements de terrain ou des rochers au bas de zones relativement lumineuses sur les pentes des escarpements de faille ou des terrains proches. À mesure que les intempéries assombrissent progressivement les matériaux sur la surface lunaire, les zones plus claires indiquent les régions fraîchement exposées par un événement tel qu'un séisme.

D'autres images de failles LRO montrent des traces fraîches de chutes de blocs, ce qui suggère que des tremblements de terre ont envoyé ces blocs sur les pentes de la falaise. Ces traces s’effaceraient relativement rapidement, en termes de temps géologique, par la pluie constante d’impacts de micrométéoroïdes sur la Lune. Avec près d’une décennie d’images LRO déjà disponibles et de nouvelles avancées dans les années à venir, l’équipe compte comparer des images de régions de failles spécifiques de différentes époques afin de rechercher de nouvelles preuves des tremblements de lune récents.

Schmerr ajoute: «Pour moi, ces résultats soulignent la nécessité de retourner sur la lune. Nous avons beaucoup appris des missions Apollo, mais elles n’ont fait qu’effleurer la surface. »

Il conclut: «Avec un plus grand réseau de sismomètres modernes, nous pourrions faire d’énormes progrès dans notre compréhension de la géologie de la lune. Cela donne des fruits très prometteurs pour la science lors d’une future mission sur la Lune. »

Recherche originale: «Une activité sismique superficielle et de jeunes failles chevauchées sur la Lune», Thomas Watters, Renee Weber, Geoffrey Collins, Ian Howley, Nicholas Schmerr et Catherine Johnson, a été publiée dans la revue Nature Geoscience le 13 mai 2019. http: / /dx.doi.org/10.1038/s41561-019-0362-2

Publié à l'origine sur Scisco Media