La mission GRAIL de la NASA dévoile un nouveau visage de la Lune

7 nov 2013. Les scientifiques travaillant sur les données des satellites jumeaux de la mission Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) sont en train d’apporter de nouvelles perspectives sur les raisons qui ont donné à la Lune son apparence typique. Une étude sur la distribution asymétrique des bassins d’impact est paru dans la dernière édition du journal Science.

D’après Maria Zuber, investigatrice principale de GRAIL du Massachusetts Institute of Technology de Cambridge, « l’humanité a observé le ciel et s’est demandé ce qui pourrait expliquer l’apparence de la Lune depuis des temps immémoriaux. Nous savons que les régions sombres sont d’importants bassins d’impact recouverts de laves, formés par des impacts d’astéroïdes il y a environ quatre milliards d’années. Les données de la mission GRAIL indiquent que les deux hémisphères lunaires ont été bombardés par une population similaire d’impacts, mais qu’ils ont réagit différemment. »

Carte globale de l’épaisseur de la croûte lunaire obtenue à partir des données de la mission GRAIL. La face visible de la Lune est sur la partie gauche et la face cachée sur la partie droite. Sur la face visible, le Procellarum KREEP Terrane, une région qui contient une concentration importante de potassium, terres rares et phosphore, et entouré de blanc. A l’exception du bassin Aitken (entouré de gris dans la partie inférieure de la face cachée), il y a 12 bassins d’impact dont le diamètre est plus de 200 km sur chaque hémisphère. Ils sont entourés de cercles noirs. Ces cartes sont deux projections azimutales équivalentes de Lambert centré sur la face visible (gauche) et cachée (droite). Crédit image: NASA/JPL-Caltech/K. Miljković.

La compréhension des bassins d’impacts lunaires a été ralentie par le simple fait qu’il n’y a pas de consensus sur leur taille. La plupart des bassins d’impact sur la face visible de la Lune on été recouverts de laves qui cachent des indices morphologiques importants qui pourraient être utilisés pour déterminer leur taille. La mission GRAIL a permis de mesurer la structure interne de la Lune avec des détails sans précédents pendant 9 mois en 2012. Avec ces données, les scientifiques de la mission ont pu redéfinir la taille des bassins d’impact massifs sur la Lune.

Les cartes d’épaisseur de la croûte lunaire générées par GRAIL ont révélé que plus de bassins d’impacts importants sont situés sur l’hémisphère visible que sur la face cachée. Comment est-ce possible si, comme généralement supposé, les deux hémisphères ont reçu le même nombre d’impacts ?

Les chercheurs savent depuis longtemps que les températures sur la face visible sont plus importantes que sur la face cachée: les abondances en éléments radioactifs uranium et thorium sont plus importantes sur la face visible, et par conséquent, la vaste majorité des éruptions volcaniques ont eu lieu sur la face visible de la Lune.

Katarina Miljković, de l’Institut de Physique du Globe de Paris et premier auteur de l’étude, note que « les simulations d’impacts indiquent que les impacts dans une croûte fine et de température élevée, représentative des premiers stages de l’évolution de la face visible, produisent des bassins jusqu’à deux fois plus grands que des impacts similaires dans une croûte plus froide comme celle trouvable sur la face cachée à l’époque. »

Ces nouvelles découvertes, grâce à la mission GRAIL, aident aussi à la redéfinition du concept de bombardement tardif, un pic supposé dans la fréquence d’impacts il y a 4 milliards d’années. Le bombardement tardif est principalement basé sur la datation des bassins d’impact les plus importants sur la face visible qui sont soit à l’intérieur même, soit sur les bords des régions sombres, recouvertes de laves que sont l’Oceanus Procellarum et Mare Imbrium. Cependant, la composition particulière des matériaux sur et sous la croûte de la face visible suggèrent que les températures dans cette région n’étaient pas représentatives de l’ensemble de la Lune au temps du bombardement tardif. La différence des profils de température entre les deux hémisphères aurait donc entraîné une surestimation du nombre de bassins d’impact. Ce travail des chercheurs de la mission GRAIL soutient l’hypothèse que la distribution des bassins d’impact sur la face cachée de la Lune est un meilleur indicateur de l’histoire des impacts dans le système solaire intérieur que ceux situés sur la face visible.

Appelées GRAIL A et GRAIL B après le lancement en septembre 2011, les satellites, renommés Ebb and Flow (Flux et Reflux) par des écoliers dans le Montana, a suivi une orbite quasi circulaire proche des pôles de la Lune à une altitude d’environ 55 km jusqu’à la fin de leur mission en décembre 2012. La distance entre les satellites jumeaux variait légèrement lors de leurs passages au-dessus de régions de différentes gravités causées par des caractéristiques visibles, comme des montagnes et des cratères, et par des masses invisibles sous la surface lunaire.

La mission GRAIL a été opérée par le Jet Propulsion Laboratory (JPL) une division du California Institute of Technology à Pasadena en Californie, pour le compte du Science Mission Directorate de la NASA à Washington. La mission faisait partie du programme Discovery, piloté par le Marshall Space Flight Center de la NASA, à Huntsville, Alabama. Le Goddard Space Flight Center, à Greenbelt dans le Maryland, a géré les opérations du Lunar Reconnaissance Orbiter. L’altimètre laser de LRO a fourni des données qui ont participé à cette étude. GRAIL a été construit par Lockheed Martin Space Systems à Denver.

Pour plus d’information sur la mission GRAIL sont disponibles sur
grail.nasa.gov. et www.nasa.gov/grail.


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