Une histoire d’impacts d’astéroïdes minuscules a forcé notre Lune à “errer” sur son axe : ScienceAlert

De nouvelles preuves ont montré comment les astéroïdes percutant la Lune ont modifié la position de ses pôles.

Au cours des 4,25 derniers milliards d’années, les impacts d’astéroïdes ont fait “errer” le corps de la Lune, le faisant rouler d’environ 10 degrés par rapport à son axe de rotation. Il s’agit d’un changement relativement faible, ce qui signifie que toute glace cachée dans des cratères aux pôles lunaires n’a probablement pas été affectée de manière significative. À son tour, cela signifie que la future exploration lunaire peut se poursuivre en conséquence.

“Basé sur l’histoire des cratères de la Lune,” dit le scientifique planétaire Vishnu Viswanathan du Goddard Space Flight Center de la NASA, “l’errance polaire semble avoir été suffisamment modérée pour que l’eau près des pôles soit restée dans l’ombre et ait bénéficié de conditions stables pendant des milliards d’années”.

Une grande partie de l’histoire de la Lune est écrite dans ses cratères. Le plus grand satellite naturel de la Terre est parsemé des cicatrices d’impacts qui se sont produits sur des milliards d’années, minutieusement cartographiés et datés par des scientifiques lunaires. Et ces impacts ont modifié la répartition de la masse sur la Lune, une métrique directement liée à la gravité.

Ainsi, chaque fois qu’un morceau de roche spatiale heurte la surface lunaire, il modifie le profil gravitationnel lunaire, même si ce n’est que légèrement. Cumulativement, sur une très longue période, cela peut modifier la façon dont un objet se déplace et s’oriente dans l’espace.

Les espaces vides creusés par les impacts d’astéroïdes provoquent la réorientation de la Lune, rapprochant ces trous de masse inférieure des pôles. Pendant ce temps, des concentrations plus élevées de masse sont attirées plus près de l’équateur. Pensez à la façon dont un lanceur de marteau tourne pour exercer une force centrifuge sur le marteau, pour le projeter à une plus grande distance.

Nous avons, grâce à une mission de la NASA appelée Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAAL), une carte extrêmement détaillée du champ de gravité de la Lune ; si détaillé que l’effet des cratères peut être distingué. Cela a donné une idée au scientifique planétaire David Smith du Massachusetts Institute of Technology.

une carte de la lune montrant la corrélation entre le champ gravitationnel et les cratères d'impact
Une carte de la Lune montrant comment les données GRAIL s’alignent sur la distribution des cratères d’impact. (Vishnu Viswanathan)

“Si vous regardez la Lune avec tous ces cratères dessus, vous pouvez voir ceux dans les données du champ de gravité”, Smith explique. “Je me suis dit : ‘Pourquoi est-ce que je ne peux pas simplement prendre un de ces cratères et l’aspirer, supprimer complètement la signature ?'”

C’est donc ce que l’équipe a entrepris de faire, cherchant à effacer des cratères de plus de 20 kilomètres (12 miles) de diamètre. Ils ont identifié près de 5 200 cratères et bassins, les ont cartographiés avec les données gravitationnelles de GRAIL, puis ont remonté le temps pour les effacer.

Au départ, ils travaillaient manuellement, avant de confier le travail à des ordinateurs pour rembobiner virtuellement l’histoire de la Lune.

L’effet de chaque cratère individuel était minuscule. Mais il y en avait beaucoup, et à chaque soustraction, les pôles lunaires retournaient vers la position où ils se trouvaient il y a des milliards d’années. Au total, l’effet gravitationnel de tous ces petits cratères était presque égal à celui du bassin Pôle Sud-Aitken, une zone d’impact colossale d’environ 2 500 kilomètres (1 550 milles) de diamètre, près d’un quart de la surface de la Lune.

un graphique traçant la dérive polaire dans le temps due à la contribution des cratères
Ce graphique montre l’errance lunaire au fil du temps, superposée à la topologie lunaire actuelle. Les pôles actuels sont au centre ; le point de départ est le cercle rouge. (Smith et al., Planet. Sci. J., 2022)

“Les gens supposaient que les petits cratères étaient négligeables”, Viswanathan dit. “Ils sont négligeables individuellement, mais collectivement, ils ont un effet important.”

C’est important : si l’effet était suffisamment important, il aurait pu pousser les régions polaires de la Lune dans des endroits où les cratères sont éclairés par la lumière du soleil. Si cela devait se produire, tous les volatils congelés abrités dans les fonds de cratère précédemment ombragés se sublimeraient, laissant moins (ou même pas) de glace comme enregistrement durable. Étant donné que les scientifiques veulent enquêter sur les pôles pour trouver ces plaques de glace, cela aurait des implications pour la future exploration lunaire, y compris la prochaine mission Artemis avec équipage de la NASA.

L’équipe a montré que l’effet n’a pas été assez important pour cela, ce qui est bien. Mais il reste encore du travail à faire.

Le résultat final de l’analyse est fascinant, mais ce n’est pas tout à fait l’histoire. Il y a beaucoup de cratères sur la Lune qui sont en dehors des paramètres inclus par l’équipe ; ils auraient eu un effet aussi, bien que peut-être plus petit. De plus, la Lune n’a pas toujours été aussi silencieuse sur le plan géologique qu’aujourd’hui. L’activité volcanique pourrait également avoir modifié son profil gravitationnel au fil du temps.

Cependant, les travaux antérieurs se sont concentrés uniquement sur les cratères de plus de 200 kilomètres (125 miles) de diamètre. Ce travail, dit l’équipe, montre que chaque petit geste semble compter.

“Il y a quelques éléments que nous n’avons pas encore pris en compte”, déclare le scientifique planétaire Sander Goossens du Goddard Space Flight Center de la NASA, “mais une chose que nous voulions souligner, ce sont ces petits cratères que les gens ont négligés, ils ont vraiment de l’importance, c’est donc le point principal ici.”

La recherche a été publiée dans le Revue des sciences planétaires.

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