Phases de la lune.
La surface poussiéreuse de la lune – immortalisée dans les images des empreintes de pas lunaires des astronautes d’Apollo – s’est formée à la suite d’impacts d’astéroïdes et de l’environnement hostile de l’espace qui détruit la roche pendant des millions d’années. Une ancienne couche de ce matériau, recouverte de coulées de lave périodiques et maintenant enfouie sous la surface lunaire, pourrait fournir un nouvel aperçu du passé profond de la Lune, selon une équipe de scientifiques.
“En utilisant un traitement minutieux des données, nous avons trouvé de nouvelles preuves intéressantes que cette couche enfouie, appelée paléorégolithe, peut être beaucoup plus épaisse que prévu”, a déclaré Tieyuan Zhu, professeur adjoint de géophysique à Penn State. “Ces couches n’ont pas été perturbées depuis leur formation et pourraient constituer des enregistrements importants pour déterminer l’impact précoce des astéroïdes et l’histoire volcanique de la lune.”
Chang’e 3, le premier atterrisseur lunaire chinois, photographié par le rover Yutu. Crédit : Administration nationale de l’espace de Chine
L’équipe, dirigée par Zhu, a mené une nouvelle analyse des données radar collectées par la mission chinoise Chang’e 3 en 2013, qui a effectué les premières mesures radar directes au sol sur la lune.
Les chercheurs ont identifié une épaisse couche de paléorégolithe, d’environ 16 à 30 pieds, prise en sandwich entre deux couches de roche de lave qui auraient entre 2,3 et 3,6 milliards d’années. Les résultats suggèrent que le paléorégolithe s’est formé beaucoup plus rapidement que les estimations précédentes de 6,5 pieds par milliard d’années, ont déclaré les scientifiques.
La lune a connu une activité volcanique tout au long de son histoire, déposant de la roche de lave à la surface. Au fil du temps, la roche se décompose en poussière et en sol, appelé régolithe, avec des impacts d’astéroïdes répétés et une altération spatiale, pour être ensuite ensevelie par les coulées de lave ultérieures, ont déclaré les scientifiques.
“Les scientifiques lunaires comptent les cratères sur la lune et utilisent des modèles informatiques pour déterminer le taux de production du régolithe”, a déclaré Zhu. « Nos découvertes fournissent une contrainte sur ce qui s’est passé il y a entre deux et trois milliards d’années. C’est l’apport tout à fait unique de ce travail.
Des études antérieures ont examiné l’ensemble de données, créé lorsque le rover Yutu a envoyé des impulsions électromagnétiques dans le sous-sol lunaire et a écouté leur écho. Zhu a déclaré que son équipe avait développé un flux de traitement de données en quatre étapes pour améliorer le signal et supprimer le bruit dans les données.
Les scientifiques ont observé des changements de polarité au fur et à mesure que les impulsions électromagnétiques traversaient la roche de lave dense et le paléorégolithe, permettant à l’équipe de distinguer les différentes couches.
Le site d’atterrissage approximatif de l’atterrisseur chinois Chang’e-3. Il a été lancé à 17h30 UTC le 1er décembre 2013 et a atteint la surface de la Lune le 14 décembre 2013. Les coordonnées lunaires sont : 44,12°N 19,51°W. Le site d’atterrissage prévu était Sinus Iridum, un cratère rempli de lave de 249 km (155 mi) de diamètre. Le véritable débarquement a eu lieu sur Mare Imbrium. Crédit : NASA
“Notre article fournit vraiment la première preuve géophysique de voir cette permittivité électromagnétique passer d’une petite valeur pour le paléorégolithe à une grande valeur pour les coulées de lave”, a déclaré Zhu. “Nous avons découvert ce changement de polarité dans les données et créé une image géophysique détaillée du sous-sol jusqu’à quelques centaines de mètres de profondeur.”
Les résultats pourraient indiquer une activité météorique plus élevée dans le système solaire au cours de cette période il y a des milliards d’années, selon l’équipe, qui a récemment publié ses découvertes dans le journal. Lettres de recherche géophysique.
Zhu a déclaré que les outils de traitement de données pourraient être utiles pour interpréter des données similaires collectées lors de futures missions sur la lune, Mars ou ailleurs dans le système solaire. Son équipe travaille maintenant avec la technologie d’apprentissage automatique pour améliorer encore les résultats.
“Je dirais que nous avons utilisé des techniques traditionnelles de traitement des données, mais nous avons examiné les données avec plus de soin et conçu son flux de travail approprié pour ces données lunaires, car il s’agit d’un environnement très différent de celui de la Terre”, a déclaré Zhu. « Ici, à Penn State, nous avons déjà fait de ce workflow un code open source pour les collègues. »
Référence : « Couche de paléoregolithe ultra-épaisse détectée par le radar pénétrant lunaire : Implication pour la formation rapide de régolithe entre 3,6 et 2,35 Ga » par Tieyuan Zhu, Jinhai Zhang et Yangting Lin, 7 octobre 2021, Lettres de recherche géophysique.
DOI : 10.1029/2021GL095282
Jinhai Zhang et Yangting Lin, professeurs à l’Académie chinoise des sciences, ont contribué à cette recherche.
