Pendant des années, les scientifiques ont recherché les tubes de lave stables que l'on croit exister sur la Lune. Vestige du passé de la Lune, lorsqu'elle était encore volcaniquement active, ces canaux souterrains pourraient très bien être un jour un endroit idéal pour les colonies lunaires. Non seulement leurs toits épais fourniraient une protection naturelle contre le rayonnement solaire, les impacts météoriques et les températures extrêmes. Ils pourraient également être pressurisés pour créer un environnement respirant.
Mais jusqu'à présent, la preuve de leur existence a été déduite de caractéristiques de surface telles que des rainures sinueuses - des dépressions en forme de canaux qui longent la surface et qui indiquent la présence de coulées de lave souterraines - et des trous dans la surface (alias 'puits de lumière'). Cependant, des preuves récentes présentées à la 47e Conférence sur les sciences lunaires et planétaires (LPSC) au Texas indique qu'un tel tube de lave stable pourrait exister dans la région autrefois active connue sous le nom de Marius Hills.
La présentation était dirigée par Rohan Sood, assistant de recherche diplômé du département de Aéronautique et astronautique à l'Université Purdue dans l'Indiana. Depuis quelque temps déjà, Sood et ses collègues chercheurs examinent les données obtenues du jumeau de la NASA. Laboratoire de récupération de gravité et d'intérieur (GRAIL) afin de mieux comprendre à quoi ressemble l'intérieur de la Lune.
Lancée en 2011, la mission GRAIL – qui se compose de deux orbiteurs, Ebb et Flow, travaillant en tandem – avait pour objectif de cartographier la gravité de la Lune avec une extrême précision. Au fil du temps, les informations recueillies ont permis aux scientifiques de mieux comprendre les caractéristiques du sous-sol de la Lune, en particulier les tubes de lave enfouis que l'on pense exister.
Haute résolution de la fosse Marius Hills, qui se trouve au-dessus d'un possible tube de lave dans une ancienne région volcanique de la Lune appelée Marius Hills. Crédit : NASA/GSFC/ASU
En 2009, l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA) vaisseau spatial Kaguya (alias Selene) a confirmé la présence d'un puits de lumière dans la région de Marius Hills, connue depuis sous le nom de « Marius Hole ». En 2011, il a été photographié plus en détail par le Orbiteur de reconnaissance lunaire , qui montrait qu'elle mesurait environ 65 mètres de large et 80 mètres de profondeur. Le fait que ce trou se situait entre deux rainures indiquait que c'était la preuve que la lave coulait autrefois sous la région.
À l'aide des données gravimétriques du GRAIL recueillies à différentes altitudes, l'équipe de Purdue a évalué la présence et l'étendue d'anciens tubes de lave sous la surface des collines Marius. Ce qu'ils ont déterminé était plutôt intéressant. Comme Sood l'a dit à Universe Today par e-mail :
« Grâce à la mission GRAIL de la NASA, nous avons maintenant dérivé le champ de gravité lunaire à une résolution et une précision sans précédent. Les données nous permettent de creuser sous la surface lunaire, notre objectif étant de reconnaître des signatures pouvant correspondre à celles de tubes de lave vides. »
Pour évaluer la possibilité de tubes de lave, Sood et son équipe se sont appuyés sur une stratégie à deux niveaux de gradiométrie et de corrélation croisée sur des régions spécifiques. Alors que la gradiométrie calcule le potentiel gravitationnel à partir d'un ensemble de données d'harmoniques sphériques, la corrélation croisée utilise les données de piste individuelles en fonction de l'accélération relative entre les deux engins spatiaux lorsqu'ils se déplacent le long de leurs orbites respectives.
Concept d'artiste de la mission GRAIL, deux engins spatiaux qui volent en tandem autour de la Lune pour mesurer son champ de gravité. Crédit : NASA/JPL
Tout comme la Terre, le champ gravitationnel de la Lune est affecté par des masses sous la surface. « Tout champ gravitationnel est affecté par la densité du matériau », a déclaré Sood. 'Si vous faites voler le vaisseau spatial au-dessus d'un bloc de matériau dense, il subira une augmentation de l'attraction gravitationnelle contrairement au survol d'un vide de tube de lave, auquel cas il y aura une diminution de l'attraction gravitationnelle ressentie par le vaisseau spatial.'
Là où se trouve le trou Marius, l'équipe a repéré une signature gravitationnelle indiquant une cavité souterraine. Mais ce n'était pas tout. Répartis sur la face visible de la Lune, Sood et ses collègues ont également noté que les données du GRAIL indiquaient au moins dix signatures qui pourraient ressembler à des tubes de lave. Tous sont situés à proximité des zones sombres laissées par les anciennes mers volcaniques, certaines mesurant plus de 100 km de long et plusieurs kilomètres de large.
Naturellement, il existe des doutes quant à savoir si les lectures sont ou non indicatives de véritables tubes de lave. Comme l'équipe l'a indiqué dans son article - ' Détection de tubes de lave lunaire vides enfouis à l'aide des données de gravité du Graal ', qui contient les résultats qu'ils ont présentés à la 47e Conférence sur les sciences lunaires et planétaires - les structures qu'ils recherchaient étaient similaires ou plus petites que la résolution des données gravimétriques.
En conséquence, il était difficile de déterminer si les signaux qu'ils ont repérés étaient en fait le signe d'un renfoncement souterrain ou un artefact numérique dans les données. Pour cette raison, prouver l'existence de tubes de lave souterrains stables nécessitera une mission de nouvelle génération, dotée d'instruments capables de pénétrer la surface lunaire et de confirmer la présence de cavités.
Marius Hills, qui montre plusieurs dômes lunaires et deux grandes rainures sinueuses. Crédit : NASA/LPI
'[Nous] devons nous rappeler que la gravité n'est pas unique', a ajouté Sood, 'ce qui signifie que, afin de soutenir nos découvertes et d'ajouter à nos efforts en cours, notre équipe envisage un radar à pénétration de sol qui sondera la lune. sous-sol depuis l'orbite. L'objectif du radar serait de confirmer la présence des candidats potentiels de tubes de lave que nous avons détectés jusqu'à présent et, en outre, de rechercher des tubes de lave plus petits qui étaient au-delà de la résolution des données gravimétriques du GRAIL.
Une possibilité est un concept que Sood et ses collègues se sont proposés - le Lunar Advanced Radar Orbiter pour le sondage souterrain (LAROSS) mission. Conçu pour tirer parti du succès de la mission GRAIL, le concept prévoit un vaisseau spatial équipé d'un radar à pénétration de sol pour effectuer une mission de sondage qui confirmerait potentiellement à la fois la présence et la taille des tubes de lave vides enfouis de la Lune.
Ce n'est pas la première fois que des chercheurs de Purdue présentent un cas pour des tubes de lave lunaires stables à la Lunar and Planetary Science Conference. L'an dernier, lors de la 46e conférence annuelle, une équipe de recherche de la Département des sciences de la Terre, de l'atmosphère et des planètes (qui comprenait Sood) a utilisé des données de la même manière fournies par la mission GRAIL pour déterminer que certains tubes de lave lunaires pourraient mesurer jusqu'à 1 km de largeur .
Ces dernières découvertes, qui ont non seulement produit plus de preuves de tels espaces souterrains, mais ont indiqué qu'ils pourraient être encore plus grands que prévu, sont une bonne nouvelle pour les partisans de la colonisation lunaire. Il convient également de noter que depuis qu'il a commencé à étudier la lune, le Lunar Reconnaissance Orbiter a imagé plus de 200 fosses qui montrent des signes d'être des lucarnes.
Vue d'artiste d'un tube de lave mesurant plusieurs kilomètres de large, avec la ville de Philadelphie à l'intérieur à l'échelle : Purdue University/David Blair
Chacun de ces trous pourrait conduire à des vides ou des cavernes souterraines, dont le diamètre varie d'environ 16 pieds (5 mètres) à plus de 2 950 pieds (900 m). En supposant qu'une fraction seulement de ceux-ci conduisent à des tubes souterrains suffisamment grands pour abriter une ville entière de la Terre, les sites d'implantation possibles ne manqueraient pas si et quand viendrait le temps de coloniser la Lune.
Après tout, l'un des plus grands défis pour s'installer sur un corps où il n'y a pas d'atmosphère à proprement parler est de créer un abri protecteur solide et hermétique. Un autre défi majeur consiste à protéger les occupants de ces abris et d'autres contre les rayons cosmiques entrants et le rayonnement solaire, car il n'y a pas de couche d'ozone pour les filtrer.
Quel meilleur endroit que dans un tunnel souterrain qui protégera non seulement les habitants des radiations nocives, des impacts météoriques et des températures extrêmes, mais qui possède également des murs extrêmement épais pour garder l'air à l'intérieur ? Selon toute vraisemblance, s'il existe une chose telle que les 'Lunies', ils habiteront dans des cavernes allongées sous la surface de la Lune.
Lectures complémentaires : Association de recherche spatiale des universités