Les États-Unis et la Chine se préparent à s’installer durablement sur la Lune, mais sont confrontés à des défis comme les radiations cosmiques et les séismes lunaires. Des missions sont prévues pour mieux comprendre ces phénomènes, notamment au pôle Sud de la Lune. À l’ISAE-Supaero, des chercheurs travaillent à une présence durable de l'Homme sur la Lune et une équipe étudie des instruments pour détecter les séismes et les impacts de météorites, afin d'évaluer les risques pour les futures bases humaines sur la Lune. Raphaël Garcia, chercheur en géophysique des planètes à l’ISAE-Supaero, nous explique l’importance de l’étude de la sismologie lunaire.
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Alors que les États-Unis travaillent à retourner sur la Lune, dans le cadre du programme Artemis et que la Chine s'y prépare également de son côté, ces projets ambitieux sont confrontés à de très nombreux défis technologiques, opérationnels, logistiques et « environnementaux ». Parmi les obstacles majeurs et naturels à une présence humaine sur le long terme, on citera les radiations cosmiques, qui font l'objet d'études approfondies pour identifier des solutions de protection efficaces, et la sismicité lunaire.
Les missions ApolloApollo ont révélé l'existence de tremblements de Lunetremblements de Lune, causés par le refroidissement progressif de notre satellite, créant la formation de fissures dans son manteaumanteau et occasionnant des mouvements de terrain. Bien que ces séismesséismes ne soient pas provoqués par des mouvements de plaques tectoniquesplaques tectoniques comme sur Terre, ils peuvent néanmoins provoquer des éboulementséboulements de terrains et compromettre la stabilité des infrastructures humaines sur la Lune.
Mener des mesures sismiques au pôle Sud
Afin d'anticiper les risques sismiquesrisques sismiques et ceux liés aux impacts de météorites sur la Lune, en particulier au pôle sud où devrait se concentrer l'essentiel de l'activité humaine quand il sera question de séjours prolongés et de présence durable, des recherches en sismologiesismologie sont en cours.
Les agences spatiales américaines et chinoises prévoient des missions visant à mieux comprendre l'activité sismique de la Lune. La mission chinoise Chang’e 7, évoquée dans un précédent article, se posera en 2026 sur le bord illuminé du cratère Shackleton, situé au pôle Sud, tandis que la Nasa finance et participe à l'atterrisseur lunaire de la société Draper qui se posera en 2025 dans le cratère Schrödinger, près du pôle Sud de la Lune mais côté face cachée. Ces deux missions embarqueront des sismomètressismomètres pour enregistrer le rythme et la puissance des tremblements de Lune sur une période prolongée, permettant ainsi d'évaluer leur gravité et de mieux comprendre la structure géologique de la Lune.
Le saviez-vous ?
La sismologie de la Lune a été initiée par les missions Apollo, mais depuis 50 ans aucun sismomètre n'a été déployé à la surface de la Lune de sorte que le développement de nouveaux sismomètres est facilité car nous savons déjà quels types de signaux et quels types de traitement nous pourrons faire grâce aux expériences Apollo.
Lors des missions Apollo, l'intensité des tremblements de Lune les plus forts mesurés était similaire à celle de séismes de magnitudemagnitude 5,5 sur Terre.
À cet égard, des chercheurs de l'ISAE-Supaero s'engagent dans des programmes visant à relever les défis techniques liés à une présence humaine durable sur la Lune. Ainsi, le groupe de recherche Systèmes spatiaux pour la planétologie et ses applicationsapplications se focalise sur la sismologie lunaire, en particulier avec la suite instrumentale Farside Seismic Suite (FSS) à bord de l'atterrisseur Draper. Cette suite instrumentale, fournie par le JPLJPL-Nasa, bénéficie également de la contribution du Cnes et de l'Institut de physiquephysique du globe de Paris, qui fournissent un des capteurscapteurs du modèle de rechange de l'instrument Seis de la mission InSight (2018).
Comme nous l'explique Raphaël Garcia, chercheur au sein du groupe sur la sismologie lunaire de l'ISAE-Supaero, FSS « vise essentiellement à caractériser la structure interne du cratère de schrondinger, la présence ou non de séisme sur la face cachée de la Lune, et le risque météoritique pour les futures opérations à la surface de la Lune ». Cette suite d'instruments permettra de « détecter les séismes et les impacts de météorites, fournissant ainsi un aperçu de l'intérieur de la Lune ».
Détecter des séismes
Le groupe de recherche dont fait partie Raphaël Garcia est également impliqué dans le Lunar QuakeQuake Service qui sera chargé de « détecter les séismes et les impacts de météorites grâce aux données collectées et réalisera également une imagerie de l'intérieur de la Lune à partir de ces données ». Des données « contribuant à mieux comprendre la structure interne de notre satellite et à évaluer les risques pour les futures installations humaines ».
Afin d'anticiper les effets potentiels d'un impact de météorite ou d'un séisme à la surface de la Lune, Raphaël Garcia tient à préciser que « des recherches en sismologie sont menées autour du développement d'instruments visant à sonder les vibrationsvibrations du sol lunaire mais aussi les premiers mètres sous la surface de la Lune ». Concrètement, les sismologuessismologues « travaillent à ce que de tels instruments puissent être installés par les futurs astronautesastronautes lunaires, mais également par les futures missions robotiquesrobotiques de l'ESAESA pour lesquelles un instrument de sondage de la proche surface (Lassie pour LunAr SeiSmIc Experiment) a été récemment présélectionné ».
Les données issues de ces dispositifs devraient « permettre de répondre à de nombreuses questions quant à la taille du noyau de la Lune, la présence de silicatessilicates fondus à la base du manteau lunaire ou encore la quantité de glace piégée sous la surface ». Ces informations donneront également la possibilité d'évaluer « la dangerosité de micro-impacts de météorites pour les futurs habitats lunaires ».
