La surface de la Lune est marquée par plus de 200 puits connus, résultant de l’effondrement de roches et de régolithe dans des profondeurs encore inexplorées. Des recherches récentes ont révélé qu’un de ces puits, situé dans la région de Mare Tranquillitatis, s’est effondré sur un tube de lave, rendant accessible un conduit souterrain depuis la surface lunaire.
« Nous avons découvert une sorte de porte d’entrée vers le sous-sol », a déclaré Leonardo Carrer, scientifique planétaire à l’Université de Trento, en Italie, et premier auteur de l’étude. L’accès à ce sous-sol lunaire, habituellement protégé, fait de ce puits un site prometteur pour de futures explorations humaines et robotiques, et pourrait offrir de nouvelles perspectives sur le volcanisme lunaire.
Réflexions des profondeurs
Autrefois, la Lune était recouverte de mers de magma qui ont fini par se solidifier en basalte sombre, formant les maria que nous observons aujourd’hui. Les scientifiques lunaires ont longtemps pensé que, tout comme la Terre, la Lune pourrait abriter d’autres caractéristiques volcaniques, telles que des tubes de lave.
Les tubes de lave se forment lorsque un flux de lave refroidit et crée une coque extérieure durcie. La lave chaude continue de s’écouler à l’intérieur, semblable à un fluide dans un tuyau. la lave s’échappe du tube, laissant un conduit creux qui pourrait être relié à des chambres de magma vides ou à des cavernes.
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« Nous avions de nombreuses preuves à la surface de la Lune suggérant que des tubes de lave lunaires pouvaient exister », a déclaré Carrer. Les puits lunaires, des cratères elliptiques formés non pas par un impact, mais par l’effondrement de la surface dans un vide souterrain, constituent certaines des preuves les plus convaincantes de l’existence de ces tubes. Plus de 200 de ces puits ont été photographiés à la surface de la Lune, et les scientifiques émettent l’hypothèse qu’ils pourraient être des lucarnes vers des conduits de cavernes, comme cela se produit sur Terre lorsque le sommet d’une caverne s’effondre et l’expose à la surface.
Carrer et ses collègues, dont le scientifique planétaire Lorenzo Bruzzone de l’Université de Trento, ont voulu savoir s’il était possible de cartographier une caverne cachée à l’aide d’instruments radar à synthèse d’ouverture (SAR) en orbite. Ils ont d’abord testé cette méthode sur deux systèmes de cavernes terrestres à Lanzarote, Espagne, et au Puits de Barhout au Yémen, qui sont tous deux des analogues planétaires. Ils ont utilisé les données SAR pour créer des reconstructions 3D des deux systèmes de cavernes terrestres près de leurs entrées.
« Nous avons vérifié que les caractéristiques des cavernes que nous mesurions depuis l’espace correspondaient à celles mesurées par les spéléologues sur le terrain », a déclaré Carrer. Cela leur a donné la confiance nécessaire pour essayer cette technique sur la Lune.
Ils se sont concentrés sur le puits de Mare Tranquillitatis, un trou presque circulaire d’environ 100 mètres de large et 105 mètres de profondeur. Les données radar ont été collectées en 2010 par le Lunar Reconnaissance Orbiter, qui a envoyé un signal vers le bas dans le puits à un angle et a reçu un écho radar du fond.
« Nous avons pu détecter depuis ce puits… un écho qui prouvait clairement l’existence d’une ouverture au fond et l’entrée d’une caverne, qui fait probablement partie d’un tube de lave », a déclaré Bruzzone. « Il était assez facile de comprendre les signaux observés sur la Lune grâce à la validation effectuée sur Terre. »
Ils ont intégré ces mesures radar dans leur modèle informatique pour créer une visualisation 3D du tube de lave avec des estimations de ses dimensions. Le modèle suggère que l’entrée mesure au moins 45 mètres de large. Selon l’inclinaison du conduit, il s’étend de 30 à 80 mètres depuis l’entrée et atteint une profondeur de 135 à 175 mètres sous la surface lunaire. Les chercheurs ont publié cette étude dans Nature Astronomy.
Histoire lunaire pristine et non altérée
« Étudier les roches là-bas, puisqu’elles sont des roches pures non altérées par la surface hostile, pourrait fournir de nombreuses informations sur le volcanisme lunaire et l’histoire de ce volcanisme.
Leonardo Carrer
« Cette analyse indique certainement qu’il existe un passage qui va plus profondément que ce que nous avons pu voir avec des images à longueur d’onde visible », a déclaré Robert Wagner, scientifique planétaire à l’Université d’État de l’Arizona à Tempe, qui n’a pas participé à cette recherche. Le passage pourrait ne pas être relié à une caverne plus grande, a-t-il averti, « mais cette nouvelle étude est cohérente avec l’accès actuel à un tube de lave. La prochaine étape consiste vraiment à envoyer une mission vers ce puits pour enquêter directement sur ce qui s’y trouve. »
Avec l’intérêt international croissant pour l’exploration lunaire et même la habitation permanente, les cavernes lunaires suscitent un intérêt en raison de leur potentiel à protéger les astronautes des radiations. Cependant, Bruzzone et Carrer sont plus enthousiasmés par l’histoire géologique qui pourrait être préservée à l’intérieur de ce tube de lave, dans des roches protégées de l’altération par le vent solaire et les rayons cosmiques.
« Étudier les roches là-bas, puisqu’elles sont des roches pures non altérées par la surface hostile, pourrait fournir de nombreuses informations sur le volcanisme lunaire et l’histoire de ce volcanisme », a déclaré Carrer.
De plus, s’il existe un tube de lave lunaire intact, il pourrait y en avoir beaucoup d’autres, a ajouté Wagner. La prévalence des tubes de lave souterrains pourrait éclairer la manière dont le magma lunaire s’est déplacé, refroidi et s’est installé.
« Trouver un tube complètement intact, à part un petit trou comparativement minuscule dans le plafond, indique qu’il pourrait y avoir de nombreux conduits profondément enfouis attendant que nous descendions à la surface avec des sismomètres, des gravimètres ou des radars pour les découvrir », a déclaré Wagner.
Cependant, explorer si d’autres puits sont connectés à des tubes de lave devra attendre une meilleure couverture radar de la Lune. « Cela ne peut pas être vu avec une caméra optique », a déclaré Bruzzone, et les données radar lunaires actuellement disponibles ne sont pas suffisamment résolues pour étudier les petits puits ou ne couvrent pas les régions des maria où des puits ont été trouvés.
« Avec les données que nous avons », a-t-il ajouté, « il n’est pas possible d’identifier clairement des échos prouvant l’accessibilité d’un puits vers une caverne. »
