Depuis des décennies, les scientifiques soupçonnent l’existence de grottes souterraines sur la Lune, semblables à celles que l’on trouve sur Terre. Les hypothèses concernant la présence de cavités menant à ces grottes ont été formulées à partir d’images prises par les orbiteurs lunaires de la NASA, qui ont cartographié la surface lunaire avant les missions Apollo. L’existence d’une telle cavité a été confirmée en 2009 grâce à des images prises par l’orbiteur Kaguya de l’Agence d’exploration aérospatiale japonaise (JAXA). Depuis, de nombreuses cavités similaires ont été découvertes à travers la Lune grâce aux images et aux mesures thermiques de la surface effectuées par la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). Ces grottes formées par la lave offriraient un abri et une protection contre les températures extrêmes et les radiations caractéristiques de la surface lunaire.
Une équipe internationale de scientifiques, utilisant les données de la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA, a découvert des preuves de l’existence de grottes sous la surface de la Lune.
Lors d’une nouvelle analyse des données radar recueillies en 2010 par l’instrument Mini-RF (Miniature Radio-Frequency) de la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), l’équipe a découvert les indices d’une grotte s’étendant sur plus de 60 mètres sous le fond du cratère. Ce cratère est situé à 370 kilomètres au nord-est du premier site d’alunissage habité, dans la mer de la Tranquillité (Mare Tranquillitatis). L’étendue exacte de la grotte est inconnue, mais elle pourrait s’étendre sur plusieurs kilomètres sous le cratère.
Ces images, prises par la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA, montrent un ensemble de cratères découverts sur la Lune. Chaque image couvre une zone d’environ 222 mètres de large.
La sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA a découvert que les cavités lunaires conservent des températures confortables. «L’analyse des données du radar Mini-RF nous permet désormais de déterminer jusqu’où ces cavités peuvent s’étendre», a déclaré Noah Petro, responsable scientifique du projet LRO au Centre de vol spatial Goddard de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland.
Les cavités lunaires pourraient servir d’abris aux astronautes, révélant des détails sur la formation de l’«homme sur la Lune». Similaires aux «tunnels de lave» découverts sur Terre, les scientifiques supposent que les grottes lunaires se sont formées lorsque de la lave en fusion s’est écoulée sous un champ de lave refroidi ou lorsqu’une croûte s’est formée sur une coulée de lave, créant un long tunnel creux. Si le plafond d’un tunnel de lave solidifié s’effondre, une ouverture semblable à un puits de lumière s’ouvrirait, donnant potentiellement accès au reste du tunnel.
Des preuves s’accumulent quant à l’existence d’un réseau complexe et sinueux de canaux juste sous la surface de la Lune. Ces « tubes de lave » sont formés par la circulation souterraine de magma provenant d’anciens volcans. NASA
Le satellite Mini-RF est géré par le Laboratoire de physique appliquée Johns Hopkins à Laurel, dans le Maryland. LRO est géré par le Centre de vol spatial Goddard de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, pour la Direction des missions scientifiques du siège de la NASA à Washington, D.C. Lancée le 18 juin 2009, LRO a recueilli une multitude de données grâce à ses sept puissants instruments, contribuant ainsi de manière inestimable à notre connaissance de la Lune. La NASA retourne sur la Lune avec des partenaires commerciaux et internationaux afin d’étendre la présence humaine dans l’espace et d’acquérir de nouvelles connaissances et capacités.
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«Nous soupçonnions depuis un demi-siècle l’existence de complexes de grottes similaires sur la Lune, mais ce n’est que maintenant que nous avons pu prouver pour la première fois leur présence effective dans la Mer de la Tranquillité. Cette découverte a été rendue possible grâce à notre instrument Mini-RF embarqué à bord de la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), qui a acquis des images radar de cette région lunaire, notamment des zones où se situent les entrées de ces grottes», a expliqué Lorenzo Bruzzone, professeur à l’Université de Trente, cité par le service de presse de l’université.
Comme l’expliquent les scientifiques, au cours des dernières décennies, ils ont découvert des dizaines de taches sombres sur des images de la surface lunaire, qui pourraient potentiellement correspondre aux entrées de vastes grottes formées par des coulées de lave incandescente lors des premières phases de l’existence de la Lune. L’absence de preuves convaincantes a suscité de nombreux débats quant à la nature de ces structures.
Des scientifiques italiens et américains ont mis au point un algorithme permettant de reconstituer les formes des reliefs lunaires à partir d’images radar obtenues par l’instrument Mini-RF à bord de la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) et d’autres sondes interplanétaires. Grâce à cette méthode, ils ont réexaminé les données recueillies par Mini-RF en 2010 lors d’une étude de la Mer de la Tranquillité, où l’équipage d’Apollo 11 a aluni en juillet 1969.
Des calculs effectués par des chercheurs ont montré que les parois d’un des cratères d’effondrement, de très profondes dépressions à la surface lunaire, présentent un passage relativement long et large, d’environ 25 à 77 mètres. Ceci indique que cette partie de la Mer de la Tranquillité renferme bien un complexe de grottes, probablement un ensemble de tunnels de lave.
Cette découverte, comme le soulignent les astronomes, est particulièrement précieuse d’un point de vue pratique, car de tels complexes de grottes constituent des sites idéaux pour la construction de bases lunaires. En effet, l’intérieur de ces tunnels de lave présente des températures nettement plus stables qu’à la surface lunaire, et ils sont également protégés des rayons cosmiques et des impacts de micrométéorites par une épaisse couche de roche, ont conclu les chercheurs.
L’étude se déroulera au niveau de la fosse de Marius Hill, découverte en 2009 par la sonde lunaire japonaise Kaguya. La fosse est clairement visible sur les images prises par la sonde. Mais les chercheurs pensent qu’il s’agit de bien plus qu’un simple trou dans la surface lunaire. Ils estiment que la fosse pourrait être reliée à une vaste caverne souterraine, probablement formée par d’anciennes coulées de lave. Si cela se confirme, cette découverte pourrait éclairer l’histoire de l’activité volcanique sur la Lune.
Pour résoudre ce mystère, la NASA a sélectionné le projet GIMLI (Instruments géophysiques pour la fosse lunaire de Marius). GIMLI a été choisi en même temps que deux autres programmes visant à approfondir nos connaissances sur la Lune afin de mieux soutenir la future base lunaire que la NASA prévoit de construire près du pôle Sud.
«La division scientifique de la NASA élabore un guide complet de survie interplanétaire afin de garantir que la recherche scientifique soit menée en premier lieu à la surface lunaire, fournissant ainsi aux futurs équipages d’astronautes les informations, les ressources et les précautions de sécurité nécessaires pour survivre à une nuit sur la Lune», a déclaré Niki Fox, administratrice associée de la NASA pour la direction des missions scientifiques, dans un communiqué.
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«Confirmer l’existence d’un grand tunnel de lave nous permettrait de comprendre le fonctionnement de l’activité volcanique sur la Lune», a déclaré Gareth Morgan, chercheur principal adjoint du GIMLI, dans un communiqué distinct. «Les tunnels de lave sont une caractéristique commune du volcanisme basaltique sur Terre; en découvrir un sur la Lune nous permettrait d’utiliser les connaissances acquises sur ces grottes terrestres pour mieux comprendre l’histoire lunaire.»
Carrière de Marius Hills sur la surface lunaire. NASA/GSFC/Université d’État de l’Arizona
De plus, si les chercheurs confirment l’existence de ce tunnel de lave, les astronautes pourraient l’utiliser comme abri naturel à la surface lunaire. Ces grottes formées par la lave offriraient un abri général et une protection contre les températures extrêmes et les radiations caractéristiques de la surface lunaire. Les tunnels de lave pourraient également servir de bunker sûr où les futurs astronautes pourraient se mettre à l’abri des micrométéorites. Bien qu’une future base lunaire soit probablement équipée d’abris artificiels, les grottes naturelles pourraient représenter une ressource incroyable et déjà existante que les astronautes pourraient exploiter.
GIMLI opérera directement à la surface lunaire, la scrutant à la recherche de traces de tunnels de lave. Ce projet de recherche est proposé par l’institut à but non lucratif Planetary Science Institute (PSI) et sera financé par le programme PRISM (Payload and Lunar Surface Survey) de la NASA.
Dans le cadre de cette étude, la société collabore avec Honeybee Robotics pour concevoir l’équipement et les instruments nécessaires. Cet équipement sera acheminé sur la Lune à bord de l’atterrisseur et du rover, dans le cadre du programme Commercial Lunar Payloads Services de la NASA. Les données recueillies seront analysées par une équipe dirigée par Tan Putzig, directeur adjoint et scientifique principal du PSI. Les travaux du PSI seront menés en partenariat avec l’Agence spatiale norvégienne.
Depuis la surface lunaire, GIMLI collectera des données grâce à un radar à pénétration de sol, des capteurs sismiques et un gravimètre afin de mieux comprendre ce qui se passe réellement sous la surface. Ces mesures permettront à GIMLI de déterminer l’existence d’un tunnel de lave souterrain et, le cas échéant, d’en évaluer la taille. Pourra-t-il accueillir l’ensemble de l’équipage d’astronautes? L’avenir nous le dira.
La grotte sous la surface lunaire découverte par des scientifiques américains et italiens présente des avantages et des inconvénients. Une base y serait très difficile d’accès et son approvisionnement en ressources et en matériel pour les astronautes serait complexe, a déclaré à RIA Novosti Maxim Litvak, directeur d’un laboratoire à l’Institut de recherche spatiale (IKI) de l’Académie des sciences de Russie.
Plus tôt, la revue scientifique Nature a publié un article d’une équipe de scientifiques américains et italiens faisant état de la découverte d’une grotte lunaire accessible depuis la surface. Cette grotte pourrait protéger les humains des conditions climatiques lunaires et servir de base d’habitation. Selon l’étude, une cavité dans la Mer de la Tranquillité mène à une grotte d’environ 45 mètres de large et 77 mètres de long. La grotte est située à environ 150 mètres sous la surface.
«Quant aux inconvénients, d’abord, on voit souvent des films d’aventure ou d’horreur où des gens descendent dans des grottes, et ça ne se termine généralement pas bien. Ici aussi, il faut descendre à plus de 100 mètres, et on ne sait pas comment la pente va évoluer. Sur Terre, la descente n’est pas chose facile pour les alpinistes, mais ici, il faut transporter du matériel dans des combinaisons spatiales. On ne peut pas y mettre une tonne d’équipement; il faut des grues et des treuils spéciaux. Ce n’est pas si simple», a déclaré Litvak.
La Lune. Photo d’archive.
De plus, a-t-il précisé, on ignore encore ce que renferme cette grotte. Il est possible qu’elle soit jonchée de roches, des débris de lave. Le scientifique a également évoqué le manque de ressources comme un autre obstacle. Plus précisément, il n’y a ni eau potable, ni oxygène, ni hydrogène comme carburant.
Il a également noté la présence de glace dans les régions polaires lunaires, à proximité de cratères perpétuellement plongés dans l’ombre. Les mers lunaires, où se situe la grotte découverte et où pourraient se trouver des cavités similaires formées par des coulées de lave, se trouvent dans des régions volcaniques pratiquement à l’équateur lunaire.
D’après Litvak, l’avantage d’une telle grotte réside dans sa profondeur, qui assure une température stable à l’intérieur, avoisinant le zéro degré Celsius, contrairement aux fluctuations de plus de 200 degrés observées en surface. De plus, les radiations, l’un des facteurs les plus dangereux pour les futures missions lunaires, ne pénètrent pas à cette profondeur.
Litvak a également expliqué qu’environ 200 grottes potentielles de ce type avaient déjà été découvertes, mais que dans ce cas précis, on peut affirmer avec une quasi-certitude qu’une grotte de très grande taille a été mise au jour. Selon le scientifique, ses collègues occidentaux ont analysé les données de la caméra haute résolution qui a révélé la cavité et du radar, utilisé pour sonder le sous-sol. Ils ont examiné de nombreux modèles différents, et l’interprétation la plus précise confirme l’existence d’une telle grotte.
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