L’étage de descente du module lunaire Apollo 17 provoque de minuscules tremblements de terre sur la Lune (Image : Domaine public / NASA / Harrison Schmitt)
Lorsque les astronautes de la NASA Gene Cernan et Harrison Schmitt de la mission Apollo 17 ont quitté la surface lunaire le 14 décembre 1972, ils ont laissé quelques objets derrière eux, notamment un drapeau américain, un buggy lunaire et l’étage de descente du module lunaire.
Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de technologie de Californie a révélé que ces derniers provoquent régulièrement de minuscules « tremblements de lune » supplémentaires qui secouent la surface lunaire.
Cette découverte vient, ironiquement, grâce à une autre chose que Cernan et Schmitt ont laissée près de leur site d’atterrissage : un ensemble de quatre géophones utilisés pour mener des expériences sismiques.
Réactivés entre octobre 1976 et mai 1977 pour une écoute passive, ces sismomètres ont enregistré des milliers de subtiles secousses sur la Lune, résultat des variations quotidiennes de température.
Cependant, jusqu’à présent, la mauvaise qualité des données rendait difficile une analyse complète, cachant le fait que certains tremblements de lune n’étaient pas tout à fait ce qu’ils semblaient initialement.
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Sur la photo : l’un des géophones de l’expérience de profilage sismique lunaire Apollo 17 (Image : NASA)
N’ayant pas d’atmosphère pour l’isoler comme la Terre, la surface de la Lune connaît des variations de température extrêmes entre le jour et la nuit – passant d’une température chaude de 250F (121C) en pleine journée à une température froide de -208F (-133C) en profondeur. de la nuit lunaire.
Lorsque la surface lunaire se réchauffe, elle se dilate et lorsqu’elle se refroidit à nouveau, elle se contracte. Ces mouvements entraînent des fissures près de la surface et des secousses appelées « tremblements de lune thermiques ».
Dans leur étude, le professeur Allen Husker, géophysicien de l’Université de technologie de Californie, et ses collègues ont utilisé des techniques non disponibles dans les années 70, comme l’apprentissage automatique, pour nettoyer les données sismiques passives d’Apollo 17 et entreprendre une analyse plus robuste.
L’équipe a découvert que les tremblements de lune thermiques se produisent avec la régularité d’une horloge, chaque matin et après-midi. Ces derniers sont le résultat du fait que le Soleil quitte sa position maximale dans le ciel, permettant à la surface lunaire de commencer à se refroidir.
Cependant, le modèle d’intelligence artificielle de l’équipe a révélé que l’activité sismique détectée le matin a un profil différent et ne constitue pas du tout des tremblements de terre thermiques réguliers.
L’équipage d’Apollo 17 — Ronald Evans (à gauche), Harrison Schmitt (à droite) et Eugene Cernan (assis) (Image : NASA)
En utilisant les données du réseau de sismomètres pour trianguler la source des séismes matinaux, Husker et son équipe ont découvert qu’ils provenaient de l’étage de descente laissé derrière eux du module lunaire Apollo 17.
Située à seulement quelques centaines de pieds des géophones, cette base d’atterrissage comprend un prisme octogonal d’environ 14 pieds de diamètre, monté sur quatre pieds et doté d’une échelle attachée permettant aux astronautes de monter et descendre du module qui se trouve au sommet.
Il contenait la fusée d’atterrissage, les réservoirs de carburant et un espace de stockage pour l’équipement et le rover lunaire – et servait de rampe de lancement pour le module d’ascension.
Les chercheurs pensent que cela provoque des tremblements de lune supplémentaires lorsqu’il se réchauffe et se dilate sous la lumière du soleil du matin.
Husker a expliqué : « Chaque matin lunaire, lorsque le soleil frappe l’atterrisseur, il commence à se détacher !
« Toutes les cinq à six minutes, une autre – sur une période de cinq à sept heures terrestres. Ils étaient incroyablement réguliers et répétitifs.
Sur la photo : signatures sismiques de tremblements de lune réguliers (Image : Civilini et al./Journal of Geophysical Research : Planets)
Bien que cette découverte puisse sembler sans conséquence, elle peut en réalité aider la NASA alors qu’elle envisage de ramener des humains sur la Lune dans les années à venir dans le cadre du programme Artemis.
Les tremblements de terre thermiques peuvent être trop subtils pour être ressentis par un astronaute debout sur la surface lunaire, mais l’étude donne un aperçu des types de dilatation et de contraction thermiques que les atterrisseurs lunaires, les rovers, les appareils scientifiques et même les futures bases doivent pouvoir tolérer.
Husker explique que les atterrisseurs utilisés dans les autres missions Apollo subissent probablement également des contraintes similaires dues à la température.
La raison pour laquelle nous n’avons détecté que des tremblements de lune liés aux atterrisseurs avec Apollo 17, cependant, est que les sismomètres déployés par ces missions fonctionnent à la mauvaise fréquence pour détecter des tremblements aussi subtils.
Sur la photo : une photo du site d’atterrissage d’Apollo 17, montrant l’atterrisseur et les sismomètres ASLEP (Image : NASA)
Les études sismologiques de la Lune sont également, comme sur Terre, un excellent moyen d’avoir un aperçu de la structure située sous la surface. En effet, les ondes sismiques se propagent à des vitesses différentes.
Comme l’ajoute Husker, en utilisant les tremblements de lune, « nous pourrons, espérons-le, cartographier les cratères souterrains et rechercher des gisements ».
(En fait, c’était l’objectif initial de « l’expérience de profilage sismique lunaire » d’Apollo 17 – qui, explique la NASA, utilisait des tremblements de lune artificiels pour « acquérir des données sur les propriétés physiques des matériaux lunaires proches de la surface ». Ces séismes ont été produits principalement via charges explosives, mais le réseau de sismomètres a également enregistré les secousses produites lorsque le module d’ascension lunaire a décollé pour la première fois – et plus tard lorsque l’engin épuisé et libéré a été autorisé à s’écraser sur la surface de la Lune.)
Husker poursuit : « Il y a aussi certaines régions dans les cratères du pôle Sud de la Lune qui ne voient jamais la lumière du soleil ; ils sont en permanence dans l’ombre.
« Si nous pouvions y installer quelques sismomètres, nous pourrions rechercher de la glace d’eau qui pourrait être piégée dans le sous-sol. Les ondes sismiques se propagent plus lentement dans l’eau.
La glace d’eau présente un intérêt considérable, car elle pourrait potentiellement être décomposée en ses composants oxygène et hydrogène afin de fournir aux astronautes des futures missions lunaires à la fois de l’air vital et un moyen de produire du carburant.
Les résultats complets de l’étude ont été publiés dans le Journal of Geophysical Research : Planets.
