Les anciennes données du programme Apollo révèlent que nos futures colonies lunaires devront être à l’épreuve des secousses

Les scientifiques qui recueillent des données datant de plusieurs décennies à partir de sismomètres laissés sur la Lune par les astronautes du programme Apollo ont conclu que sa surface est tectoniquement active. Si active, en fait, que des tremblements de Lune pourraient représenter un danger pour les futures bases lunaires.

Image d’entête : Buzz Aldrin à côté du premier sismomètre sur la Lune, qu’il a installé il y a 40 ans aujourd’hui. En arrière-plan, Eagle, l’atterrisseur lunaire d’Apollo. (NASA)

Quatre missions Apollo, en commençant par Apollo 12 en 1969, ont placé des sismomètres sur la lune. Pendant les 8 années au cours desquelles ils sont restés actifs, ces instruments ont enregistré des milliers de tremblements de terre.

La plupart se trouvaient dans les profondeurs de la Lune, mais 28 d’entre eux ont été retracés jusqu’à la croûte terrestre, à moins de 200 kilomètres de la surface. Cela semble profond, mais les sites d’atterrissage d’Apollo étaient trop proches les uns des autres pour constituer un réseau sismique idéal.

Selon Thomas Watters, un scientifique planétaire de la Smithsonian Institution à Washington (États-Unis) :

Ils étaient tous du côté proche de la lune, et tous dans la zone équatoriale.

Les données d’Apollo, aussi importantes soient-elles, n’étaient pas assez bonnes pour localiser les épicentres et déterminer la profondeur des tremblements de terre.

Vue partielle de l’Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP), de la mission Apollo 16,  en configuration déployée sur la surface lunaire photographiée lors de la première activité extravéhiculaire (EVA-1) de la mission, le 21 avril 1972. L’Expérience sismique passive (PSE) est au premier plan au centre ; la station centrale (C/S) est au centre à l’arrière-plan, avec le générateur thermoélectrique radio-isotopique (RTG) à gauche. L’un des drapeaux d’ancrage de l’Active Seismic Experiment (ASE) est à droite. (NASA)

Puis, en 2010, des images de la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA, capable de produire des images de la surface à des résolutions aussi fines que 50 centimètres par pixel, ont révélé que la lune est jonchée de failles d’apparences jeunes.

Toujours selon Watters :

Il y en a plus de 3000.

Cette importante faille de poussée est l’une des milliers découvertes sur la Lune par le Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA. Ces failles ressemblent à de petites falaises en forme d’escalier, ou escarpements, vues de la surface lunaire. Les escarpements se forment lorsqu’une partie de la croûte lunaire (flèches pointant vers la gauche) est poussée vers le haut au-dessus d’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 failles pourraient être encore actives aujourd’hui. (LROC/ NASA/GSFC/Université d’Arizona/ Smithsonian)

Non pas qu’il s’agisse d’énormes falaises, elles ne font que quelques dizaines de mètres de haut. Mais elles sont assez grosses pour que les astronautes Gene Cernan et Harrison Schmidt de la mission Apollo 17, se soient approchés de l’une d’elles sur leur buggy pour l’observer de plus près.

Les roches que le duo a ramenées de sa base ont été les premiers indices que ces escarpements étaient extrêmement jeunes, peut-être moins de 10 à 12 millions d’années ce qui, en temps géologique, est assez récent.

D’après Watters, ces données et d’autres qui suggèrent que les escarpements sont vraiment récents amènent à se demander s’ils pourraient être si jeunes qu’ils sont en fait encore en cours de création.

Sur le plan géologique, ils ont l’apparence d’escarpements issus faille de chevauchement, ce qui signifie qu’ils se forment lorsque la croûte terrestre entre en contact.

Exemple de chevauchement géologique. (Wikimédia)

Selon M. Watters :

Elles se produisent lorsqu’on pousse littéralement une partie de la croûte terrestre sur une autre et qu’on crée un relief en forme de falaise.

Mais, si la contraction est la seule force qui les forme, ces défauts doivent être alignés au hasard, sans schéma discernable. Mais ce n’est pas le cas.

Leur alignement suggère plutôt qu’ils ont été créés par des contraintes gravitationnelles des marées de la Terre, selon les chercheurs.

Nous savons que la gravité de la Lune engendre les marées dans les océans de la Terre, mais la gravité de la Terre a un effet similaire sur la lune.

En fait, la lune est fléchie par les marées de corps solides.

Ces marées, qui se produisent lorsque l’orbite de la Lune fait varier sa distance par rapport à la Terre d’environ 40 000 kilomètres, ne s’étirent et ne se contractent pas beaucoup, de seulement quelques dizaines de centimètres environ, mais elles sont suffisantes pour générer du stress.

De plus, pour M. Watters, les 28 tremblements de Lune peu profonds enregistrés par les sismomètres Apollo avaient tendance à se produire aux points de l’orbite de la lune lorsqu’elle était soumise aux plus fortes contraintes des marées.

Pour voir si les tremblements de terre étaient bien liés aux escarpements, l’équipe de Watters a réanalysé les données sismiques d’Apollo à l’aide d’un nouvel algorithme informatique conçu pour extraire des données supplémentaires du réseau sismique « épars », dans ce cas, les 4 sismomètres géographiquement regroupés qui ont été déployés par les missions Apollo.

Ainsi, ils ont découvert qu’un certain nombre de tremblements de terre se sont produits assez près des escarpements pour être probablement impliqués dans leur croissance. En d’autres termes, ces failles ne sont pas seulement « géologiquement » jeunes. Et cela implique que celles qui ont créé les escarpements sont toujours actives ou, du moins, elles ne le sont que depuis un demi-siècle.

De plus, les tremblements de terre qu’elles produisent ne sont pas que de petites secousses. La plus grande avait une magnitude de 5 sur l’échelle de Richter, assez puissante pour être destructeur sur Terre, et potentiellement encore plus dommageable dans la basse gravité de la lune.

C’est un avertissement important pour les agences spatiales qui cherchent à établir de futures bases lunaires.

Selon M. Watters :

Vous ne voudrez peut-être pas être à moins de 30 kilomètres de l’une de ces failles.

David Kring, géologue lunaire et scientifique de l’Institut des sciences lunaires et planétaires de Houston, au Texas, est du même avis :

Les tremblements de lune sont un danger qui doit être atténué lors de l’exploration de la surface lunaire.

Il note également que la nouvelle recherche est un bon exemple des nouvelles découvertes extraordinaires que les scientifiques sont encore capables d’extraire des données Apollo vieilles de 60 ans. Mais elles devront être complétées par des visites de la surface lunaire.

L’étude publiée dans Nature Geoscience : Shallow seismic activity and young thrust faults on the Moon et présentée sur le site de l’université du Maryland : The Moon is Quaking as it Shrinks.