Les deux sondes de la mission Grail (Nasa) sont arrivées en orbite autour de la Lune. Elles s'apprêtent à cartographier le champ de gravité de notre satellite, ce qui permet de remonter à sa structure interne. © Nasa/JPL-Caltech

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Les deux sondes Grail sont en orbite lunaire pour étudier... le sous-sol

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Les deux sondes de la mission Grail de la Nasa se sont installées autour de la Lune, sur la même orbite, à quelques heures d'intervalle : l'une en 2011 et l'autre en 2012. Lancées en septembre dernier, en même temps, elles ont pour mission de réaliser une cartographie très précise de la gravité lunaire.

Après un voyage de près de quatre mois, les deux sondes de la mission Grail (Gravity Recovery and Interior Laboratory) de la Nasa ont atteint la Lune. La première sonde, Grail-A s'est installée sur une orbite quasiment polaire le jour de la Saint-Sylvestre, suivie de près par sa jumelle, Grail-B, le 1er janvier 2012. Au cours des semaines suivantes, l'orbite des deux sondes sera abaissée jusqu'à seulement 55 kilomètres au-dessus de la surface lunaire. Une distance proche du sol nécessaire pour sonder l’intérieur de la Lune à l'aide d'une méthode pour le moins indirecte.

Pour réaliser leur mission, les deux satellites voleront en formation, séparés par une distance variant entre 175 et 225 km au-dessus de la surface lunaire. Le seul instrument scientifique à bord des sondes mesurera la distance séparant les deux satellites avec une étonnante précision de l'ordre du micromètre. Elle sera en effet légèrement perturbée par les faibles variations de la gravité lunaire, elles-mêmes dues aux profils de densité du sous-sol et donc aux compositions minéralogiques.

Dans une salle blanche, les techniciens terminent la préparation de Grail-A. Son jumeau, Grail-B, à gauche sur l'image, est déjà prêt. © Nasa

Une méthode inaugurée par Tom et Jerry

Cette cartographie précise de la densité du sous-sol révélera la répartition des masses, ainsi que l'épaisseur et la composition des différentes strates internes de la Lune jusqu'à son noyau. Les scientifiques pourront en déduire de précieuses informations sur la structure, sur l'histoire de notre satellite, et même, plus généralement, sur celle des planètes rocheuses du Système solaire.

Mesurer ainsi les variations du champ de gravité pour étudier la structure géologique depuis l'espace n'est pas une idée nouvelle. Goce (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer), le satellite aérodynamique de l'Agence spatiale européenne, l'a fait pour la Terre entre en 2009 et 2011.  En 2002, la méthode avait été inaugurée par les deux satellites Tom et Jerry du programme Grace (Gravity Recovery and Climate Experiment). Explorer le sous-sol avec un satellite n'est donc pas une idée aussi baroque qu'elle en a l'air...

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