Les séismes lunaires sont bien plus nombreux et répandus qu’on ne le pensait.

Les scientifiques viennent d’établir la toute première carte mondiale des rides de failles au sein des mers lunaires (maria). Cette cartographie montre que l’activité tectonique sur ces vastes plaines sombres de basalte est nettement plus répandue qu’on ne l’imaginait jusqu’ici.

Plus surprenant encore, certaines de ces rides seraient âgées de seulement quelques dizaines de millions d’années - un âge très récent à l’échelle géologique. C’est à ce jour la représentation la plus claire du fait que la Lune, dans son ensemble, continue de se contracter lentement, froissant progressivement sa surface comme une vieille pomme qui se dessèche.

Ces résultats indiquent que les plaines de basalte sombre - des zones privilégiées pour de futures missions et d’éventuelles bases de longue durée - ne sont finalement pas aussi « calmes » sur le plan géologique qu’on le supposait.

Une carte mondiale qui change la vision des mers lunaires (maria) de la Lune

« Depuis l’époque d’Apollo, nous savons que les escarpements lobés sont très présents dans les hautes terres lunaires, mais c’est la première fois que des scientifiques documentent l’omniprésence de structures similaires dans les mers lunaires », explique le géologue Cole Nypaver, du Centre d’études de la Terre et des planètes de la Smithsonian Institution, aux États-Unis.

« Ce travail nous aide à obtenir une perspective globale et complète de la tectonique lunaire récente sur la Lune, ce qui conduira à une meilleure compréhension de son intérieur, de son histoire thermique et sismique, ainsi que du potentiel de futurs séismes lunaires. »

Des recherches antérieures avaient repéré des rides comparables dans des secteurs isolés. En revanche, c’est la première fois qu’elles sont relevées à l’échelle du globe et étudiées comme un système cohérent lié à la contraction globale.

Pourquoi la Lune se déforme sans plaques tectoniques

Contrairement à la Terre, la Lune ne possède pas de plaques tectoniques se déplaçant les unes par rapport aux autres. Elle n’en demeure pas moins active en interne. Après sa formation, il y a environ 4.5 milliards d’années, elle était une sphère chaude et visqueuse de matière en fusion, qui se refroidit progressivement depuis.

Les traces de ce refroidissement se lisent notamment dans des reliefs de surface appelés escarpements lobés : des formations en forme de crêtes qui constellent les hautes terres rocheuses. Toutefois, ces structures ne constituent pas l’unique expression du rétrécissement progressif de la Lune.

Rides des mers lunaires : les SMR (small mare ridges)

Dans les mers lunaires - de grandes étendues planes, sombres, constituées de basalte volcanique - la surface se plisse également. Ces reliefs portent le nom de petites rides des mers, ou SMR (small mare ridges) : des structures tectoniques compressives créées par des failles inverses peu profondes au sein des basaltes sombres des mers.

Ces SMR semblent s’être formées à une période proche de celle des escarpements lobés, mais leur répartition et leur lien avec la contraction encore en cours de la Lune n’avaient pas été clairement établis. C’est précisément ce que Nypaver et son équipe ont entrepris de déterminer.

Cartographier 1,114 nouveaux segments de SMR grâce à l’orbiteur lunaire

À partir d’images à haute résolution de l’orbiteur de reconnaissance lunaire de la NASA, l’équipe a identifié et cartographié 1,114 segments de SMR jusque-là non documentés sur la face visible de la Lune. En les ajoutant aux relevés précédents, on atteint un total mondial de 2,634 segments de SMR, répartis sur les deux hémisphères, proche et lointain.

Dater des failles sans les dater directement : le rôle des petits cratères et des séismes lunaires

Les chercheurs ont ensuite cherché à estimer l’âge de formation de ces rides. Les crêtes elles-mêmes ne peuvent pas être datées directement, mais le terrain environnant fournit un repère temporel robuste : lorsque ces failles coulissent, elles provoquent des séismes lunaires suffisamment puissants pour effacer de minuscules cratères d’impact situés à proximité. En comptant le nombre de petits cratères qui subsistent, il est possible d’évaluer quand la faille a bougé pour la dernière fois.

Grâce à cette approche, l’équipe a conclu que les SMR se sont formées entre environ 310 et 50 millions d’années, la plus récente ayant approximativement 52 millions d’années. L’âge moyen est d’environ 124 millions d’années, un résultat très proche de l’âge moyen de 105 millions d’années établi pour les escarpements lobés.

Mesurer la contraction des mers lunaires : 0.003 à 0.004 percent

Pour chiffrer la contraction, l’équipe a également modélisé la géométrie des failles : leur pendage sous la surface et l’amplitude du glissement. À partir de ces paramètres, les scientifiques ont calculé que les mers lunaires se sont contractées d’environ 0.003 to 0.004 percent - une valeur infime, mais du même ordre que celle déjà mesurée dans les hautes terres.

Cette proximité suggère que des contraintes globales identiques façonnent ces deux types de terrains. La diminution de volume de la Lune a donc laissé des signatures comparables dans les hautes terres rocheuses comme dans les plaines volcaniques lisses et sombres.

« Notre détection de jeunes petites rides dans les mers lunaires, et notre découverte de leur cause, complète le tableau mondial d’une Lune dynamique en contraction », déclare le géologue Tom Watters, du Centre d’études de la Terre et des planètes.

Conséquences : davantage de sources sismiques potentielles pour les missions futures

Ces observations élargissent fortement l’inventaire des sources sismiques possibles sur la Lune, ce qui renforce les moyens disponibles pour comprendre son évolution actuelle.

« La présence généralisée de structures tectoniques récemment ou actuellement actives sur le plan sismique à travers les mers lunaires offre de nouvelles opportunités pour de futures missions et investigations lunaires », écrivent les auteurs dans leur article.

« La distribution des SMR peut aussi être pertinente pour toute habitation lunaire de longue durée, en raison des risques que des séismes lunaires peu profonds font peser sur les infrastructures lunaires construites par l’être humain. »

L’étude a été publiée dans le Journal des sciences planétaires.