Les tremblements d'Apollo révèlent une lune dynamique et active

Les tremblements d'Apollo révèlent une lune dynamique et active
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Le 12 décembre 1972, Gene Cernan a garé sa poussette lunaire au sud-est de la mer de la sérénité, dans une vallée nommée Taurus-Littrow. Une colline grise appelée le Massif Nord se dressait au loin. Sur son côté ouest se trouvait un escarpement effondré, surnommé le scarabée Lee-Lincoln. C'était un glissement de terrain, formant un petit mur qui semblait traverser la vallée, comme un haussement d'épaules dans une épaule de la lune. Cernan et son compagnon de cabine, l'astronaute Harrison "Jack" Schmitt, l'ont regardé et ont pris quelques photos.

"Hé, regarde comment cette écharpe monte sur le côté", a déclaré Schmitt, un géologue. «Il y a un net changement de texture. Regarde vers Hanovre (cratère).

"D'accord. Oh mec! oui, je peux voir de quoi vous parlez maintenant. On dirait que l’écharpe recouvre le massif du Nord, n’est-ce pas? », A déclaré Cernan.

"Oui," dit Schmitt. Ce qu’il a vu à Houston, c’est ce qu’il a vu: «L’apparence que vous avez du contact écharpe – Massif Nord est l’une des écharpes plus lisses, moins cratérisées et certainement moins linéarisées. Et je ne serais pas un peu surpris si, comme le dit Gene, il est plus jeune. "

Schmitt voulait dire que l'écharpe s'était formée après le soulèvement de la montagne. Quelque chose a déplacé la montagne, en d'autres termes. Quelque chose de profond dans la lune avait remué et sa surface s'était déplacée.

Cela aurait pu se produire des dizaines de millions d'années auparavant. Mais à d'autres endroits sur la lune, cela se produit maintenant. Les scientifiques ont pour la première fois associé des données sismiques à l’évolution du paysage lunaire, démontrant ainsi que la lune est actuellement active sur le plan tectonique et construit en réponse de nouveaux affleurements et rochers de vêlage. Des tremblements de lune réguliers le long d’un réseau de failles sont suffisamment énergétiques pour faire vibrer un astronaute et pour ébranler les fondations de tout habitat futur, selon la nouvelle étude Nature Géoscience.

«Si un poste vous intéresse et que vous comptez rester là-bas pendant un certain temps, vous devez être conscient du fait que si vous êtes trop près de l'une de ces fautes, votre structure va trembler», déclare Tom Watters. un géophysicien au Musée national de l'air et de l'espace de la Smithsonian Institution.

Moonquakes, Revisited

Pendant l'ère Apollo, les instruments sismiques laissés par Cernan, Schmitt et leurs prédécesseurs ont montré que la lune subissait des tremblements de terre occasionnels. Celles-ci sont principalement liées au refroidissement interne et aux forces de marée du remorqueur gravitationnel de la Terre. Et ils étaient pour la plupart au plus profond de la lune et pas assez puissants pour modifier les changements à la surface de la lune.

Lorsque Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA a commencé à prendre des images haute résolution en 2009, les scientifiques ont compris que la lune avait de nombreux pièges, comme Lee-Lincoln, dont plusieurs plus petits de quelques mètres seulement. Ces dernières sont de petites caractéristiques ressemblant à des falaises, presque impossibles à voir de l’orbite, déclare Watters, et seules les caméras haute résolution de LRO pourraient les distinguer.

«Vous pouvez penser à eux comme à des marches d'escalier lorsque vous montez dessus», dit-il. "Vous n'allez pas en marcher un sans savoir que c'est là, mais si vous n'avez pas la bonne résolution et les bonnes conditions d'éclairage, vous ne les verrez pas."

Avec les images haute résolution de LRO, les scientifiques ont commencé à scruter de nombreux pièges et à compter les cratères, un indicateur permettant de déterminer leur âge. En 2012, Watters a découvert que les escarpements et leurs caractéristiques – de longues et minces vallées appelées grabens – se sont formés récemment, il y a peut-être 50 millions d'années.

«Nous étions tous en train de converger sur l’idée que ces choses sont vraiment jeunes. Cela vous mène toujours à la possibilité intrigante que peut-être ces choses sont toujours actives, et peut-être que ces failles nous montrent l'activité tectonique actuelle sur la lune », dit Watters. «Mais nous étions en quelque sorte en train de vraiment affiner les âges.» Et il n'y avait aucun moyen de relier les tremblements de lune aux caractéristiques changeantes de la surface.

L'activité tectonique sur la lune – et Mars, d'ailleurs – n'est pas la même que sur Terre. Notre planète possède une tectonique des plaques dans laquelle la croûte fissurée de la Terre plonge, fond et se recycle. Les collisions aux limites des plaques terrestres sont la cause principale de la propagation des séismes, des volcans et des fonds marins. La Lune et Mars n'ayant pas de plaques mobiles, les tremblements internes résultent de la chaleur intérieure. Dans le cas de la lune, les tremblements de terre se produisent car elle perd sa chaleur primordiale – littéralement, la chaleur de sa création – et se contracte à mesure qu'elle se refroidit.

Les quatre stations sismiques Apollo, qui ont fonctionné de 1969 à 1977, comptaient plusieurs tremblements de terre profonds et seulement 28 tremblements profonds, dont certains équivalaient à un tremblement de magnitude 5 environ sur l’échelle de Richter. Selon Renee Weber, sismologue au Marshall Space Flight Center de la NASA, les tremblements de terre peu profonds ressemblent davantage à ceux que nous vivons sur Terre.

Une fois que les images LRO montraient de multiples escarpements – ainsi que des amas de pierres, des glissements de terrain et d'autres caractéristiques suggérant que la lune tremblait -, elle et ses collègues ont décidé de revenir en arrière dans les enregistrements d'Apollo, en essayant de lier des tremblements de lune spécifiques à des caractéristiques apparentes.

L’équipe a dû effectuer une série de calculs et de simulations complexes, en partie à cause de la difficulté à utiliser les enregistrements Apollo. Apollo était la première fois que quiconque tentait de numériser des données sismologiques, explique Weber. De plus, le régolithe friable de la lune atténue les ondes sismiques, ce qui les rend plus difficiles à retracer depuis leur origine.

Après plusieurs années d’analyse, l’équipe a pu déterminer les épicentres de huit tremblements de lune Apollo et les rattacher aux failles spécifiques observées avec LRO. Ils ont même été capables de les corréler à la position orbitale de la lune autour de la Terre, découvrant que davantage de tremblements de lune se produisaient lors de l’apogée, lorsque la lune était à son point le plus éloigné et que l’attraction gravitationnelle de la Terre diminuait.

Alors que les données sismiques d’Apollo montraient que la lune tremblait et remuait, les caméras LRO étaient nécessaires pour montrer en quoi cette agitation interne altérait la surface, a déclaré Patrick McGovern, un scientifique lunaire du Lunar and Planetary Institute de Houston qui n’était pas impliqué dans la catastrophe. travail.

«Avant quelque chose comme LRO, nous ne savions pas exactement comment cela se manifestait. Le problème avec LRO, c’est que nous pouvons voir toutes ces écharpes de fautes et les associer aux données des années soixante-dix, pour dire combien il y a d’activité et comment elle est distribuée », dit-il. "C'était un peu comme si nous avions la moitié de l'image, et maintenant nous avons l'image complète."

Sismologie interplanétaire

Les tremblements de terre se produisent parce que la lune se contracte lorsqu'elle se refroidit, selon Watters et Weber. Imaginez un fruit trop mûr: à mesure que l'intérieur rétrécit et se dessèche, la peau ondule et s'affaisse.

«Lorsque vous avez une surface solide qui est fragile et que vous émettez de la chaleur, la planète se contracte. Les choses refroidissent rétrécissent », dit Weber. «La surface ressemble à une boucle, comme un raisin se transformant en raisin. La surface de la peau ne change pas; il est simplement alambiqué et plié sur lui-même. »En d'autres termes, l'écharpe haussante de Lee-Lincoln aperçue par Cernan et Schmitt (et plus tard par LRO) est une peau de raisin ridée, résultat de l'un de ces défauts.

La description de ces tremblements de lune et d'autres récents pourrait éclairer davantage l'histoire et la structure de la Lune, explique Francis Nimmo, géophysicien à l'Université de Californie à Santa Cruz, qui n'a pas participé à la nouvelle recherche. Cela pourrait même aider les scientifiques qui tentent de comprendre les origines des trembleurs ailleurs, à savoir Mars.

L’histoire du séisme lunaire survient au moment où les scientifiques téléchargent les premières séries de données de l’atterrisseur InSight sur la planète rouge, une mission de sismologie chargée de sonder l’intérieur profond de ce monde. Jusqu'à présent, Mars semble être légèrement moins sismique que prévu. «L'une des grandes différences entre la Lune et Mars est que les marées sont plus importantes sur la Lune. Le fait que la lune soit active sur le plan sismique est peut-être lié en grande partie au fait qu’elle est comprimée et étirée avec ces marées », explique Nimmo.

Weber, enquêteur de l'équipe InSight, a déclaré qu'elle espérait que les futurs atterrissages en équipage ou robotisés pourraient déployer un réseau sismique plus large pour une surveillance à long terme. Un tel réseau pourrait assurer la sécurité de tous les astronautes qui suivront les traces de Cernan et Schmitt, selon McGovern.

«Il se peut que ce n’est pas l’affaire la plus lourde, ou que certains endroits soient plus sûrs que d’autres», déclare McGovern. Peut-être que Taurus-Littrow et le foulard Lee-Lincoln ne seraient pas le meilleur endroit pour revisiter.

Le 13 décembre 1972, le lendemain de l’étude du foulard, Cernan et Schmitt se garèrent plus près de la base du Massif Nord. À la Station de géologie 6, le duo est arrivé près d’un grand rocher gris cassé en deux lors de son roulement depuis le massif. Il dominait Schmitt.

"Hey", appela-t-il à Cernan. «Je suis debout sur une piste rocheuse. Qu'est-ce que cela te fait ressentir?"

«Comme si je venais faire un échantillonnage», a déclaré Cernan. Il fit une pause pour un battement. "Imagine ce que cela aurait été si tu étais là avant que ce rocher ne passe."

«Je préfère ne pas y penser», a répondu Schmitt.

Selon des analyses géochimiques ultérieures, ce rocher est arrivé il y a quelque 22 millions d'années. Mais l’étude de Watters montre que d’autres semblables pourraient venir demain ou à tout moment, ébranlés par les émotions intérieures d’un monde toujours actif et, d’une certaine manière, toujours vivant.

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