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Tunnel de lave lunaire

tunnels de lave

Les tunnels de lave lunaires sont d'anciens canaux souterrains de la Lune, qui se seraient formés dans le dernier stade d'un écoulement de lave basaltique.

Un cratère de fosse lunaire de 100 mètres de profondeur qui pourrait donner accès à un tube de lave.

Formation modifier

Lorsque la lave de la surface d'un tunnel de lave refroidit, elle durcit et forme une conduite dans laquelle le flux continue de s'écouler. Quand le niveau de lave finit par baisser, il subsiste un tunnel.

Ces tunnels se forment sur des pentes ayant un angle de 0,4° à 6,5°[1]. Ils peuvent avoir un diamètre de plus de 500 m. Avec un diamètre plus important, les scientifiques pensent qu'ils deviennent trop instables et s'effondrent en raison de la gravité. Les tunnels de lave peuvent également être dégradés par des événements sismiques ou des impacts de météorites[2].

Un tunnel de lave peut être révélé par l'existence d'une « lucarne », un trou circulaire de la surface résultant de effondrement du toit du tunnel qui peut être observé, par exemple, par les orbiteurs lunaires[3],[4].

La faible gravité de la Lune permet à ses tunnels de lave d'être en principe plus grands que sur Terre, ne s'effondrant pas aussi facilement sous leur propre poids[5] et la roche lunaire n'a pas à subir les mêmes altérations et la même érosion[6]. Des recherches menées en 2015 suggèrent que des tunnels de 5 km de large sont envisageables[6].

Observations modifier

 
Une chaîne sinueuse de 50 km de long de fosses d'effondrement se transforme en un segment continu non effondré d'un tunnel de lave lunaire.

Une zone susceptible d'abriter un tunnel de lave est la région des collines Marius (14°4′20.83″N 56°44′57.49″W / 14.0724528°N 56.7493028°W / 14.0724528; -56.7493028 (Marius lava tube))[1]. En 2008, l'existence probable d'un second tunnel de lave dans cette zone est révélée par le vaisseau spatial japonais Kaguya[7]. Le puits est photographié plus en détail en 2011 par le Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA. Les nouvelles images montrent à la fois la fosse de 65 mètres de large et le sol de la fosse situé environ 36 mètres plus bas[4],[8].

Le Mont Hadley pourrait être un canal de lave dont certaines parties se seraient effondrées[9]. Des tunnels pourraient également être présents dans la Mer de la Sérénité[10],[11],[12],[13].

Le LRO a photographié plus de 200 puits qui semblent correspondre à des tunnels de lave ou des cavernes souterraines, d'une largeur comprise entre 5 m et plus de 900 m[14],[15].

L'orbiteur Chandrayaan-1 de l'ISRO a observé une crevasse lunaire formée par une ancienne coulée de lave lunaire avec un segment non effondré suggérant la présence d'un tunnel de lave près de l'équateur lunaire, de 2 km de longueur et 360 m de largeur[16],[17].

Les observations gravimétriques du vaisseau GRAIL suggèrent la présence de tunnels de lave lunaires d'une largeur supérieure à 1 km. En supposant un rapport largeur/hauteur de 3:1, une telle structure peut rester stable avec un plafond de 2 m d’épaisseur[18].

Exploration modifier

Articles connexes : Exploration de la Lune et Exploration du système martien.

Plusieurs propositions d'exploration des tunnels de lave lunaires et martiens grâce à des missions robotiques ont été faites[3],[19].

La mission Moon Diver propose d'envoyer une astromobile tout terrain à deux roues AXEL, développé au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, dans une fosse lunaire afin d'étudier l'histoire de la mer lunaire et des éruptions de basalte[20].

En 2019, l'Agence spatiale européenne lance un programme de recherche de solutions pour détecter, cartographier et explorer les grottes lunaires. Un des points étudiés est de pallier l'absence d'accès à l'énergie solaire dans d'une grotte, et les possibilités de communication avec des robots, notamment par un couplage des robots à l’intérieur et d'un robot extérieur équipé de panneaux solaires. Celui-ci enverrait de l'énergie aux robots par transmission sans fil par le biais d'une grue et transmettrait de la même manière des données[21].

Sites pour des habitats humains modifier

Article détaillé : Colonisation de la Lune.
 
Illustration d'une base lunaire construite dans un tunnel de lave.

Les tunnels de lave lunaires pourraient être utilisés pour la construction d'habitats humains sur la Lune[7],[10],[22]. Des tunnels de plus de 300 m de diamètre peuvent exister, sous 40 m ou plus de basalte, avec une température stable de −20 °C[23]. Ces tunnels assurent une protection contre le rayonnement cosmique, le rayonnement solaire, les météorites, les micrométéorites et les éjectas d'impacts. Ils sont isolés des variations extrêmes de température sur la surface lunaire et pourraient procurer un environnement stable aux habitants[24].

Les tunnels de lave lunaires suivent généralement les limites entre les mers lunaires et les régions des hautes terres. Cela permettrait un accès facile aux régions élevées, pour les communications, ainsi qu'aux plaines basaltiques, comme sites de débarquement, la récolte des régolithes et les ressources minérales souterraines[25].

Notes et références modifier

  1. ↑ a et b (en) Ronald Greeley, « Lava Tubes and Channels in the Lunar Marius Hills », The Moon, vol. 3, no 3,‎ , p. 289–314 (DOI 10.1007/BF00561842, Bibcode 1971Moon....3..289G, hdl 2060/19710008532).
  2. ↑ (en) D. P. Cruikshank et C. A. Wood, « Lunar Rilles and Hawaiian Volcanic Features: Possible Analogues », The Moon, vol. 3, no 4,‎ , p. 412–447 (DOI 10.1007/BF00562463, Bibcode 1972Moon....3..412C).
  3. ↑ a et b (en) S. A. Huber, D. B. Hendrickson, H. L. Jones, J. P. Thornton, W. L. Whittaker et U. Y. Wong, « Astrobotic Technology: Planetary Pits and Caves for Science and Exploration », Annual Meeting of the Lunar Exploration Analysis Group, abstract 3065 (conférence),‎ (lire en ligne [PDF], consulté le ).
  4. ↑ a et b (en) Liat Clark, « First underground cave photographed on the moon », Wired,‎ (lire en ligne [archive du ], consulté le ).
  5. ↑ (en) « A Giant Cave on the Moon Could Host Lunar Settlers », sur Discover Magazine (consulté le ).
  6. ↑ a et b (en) « Theoretical study suggests huge lava tubes could exist on moon - Purdue University », sur www.purdue.edu (consulté le ).
  7. ↑ a et b (en) Brian Handwerk, « First Moon "Skylight" Found -- Could House Lunar Base? », National Geographic,‎ (lire en ligne [archive du ], consulté le ).
  8. ↑ (en) « The Marius Hills hole is a possible skylight », sur Photojournal, Jet Propulsion Laboratory (consulté le ).
  9. ↑ (en) Ronald Greeley, « Lunar Hadley Rille: Considerations of Its Origin », Science, vol. 172, no 3984,‎ , p. 722–725 (PMID 17780969, DOI 10.1126/science.172.3984.722, Bibcode 1971Sci...172..722G, hdl 2060/19710005212).
  10. ↑ a et b (en) Cassandra R. Coombs et B. Ray Hawke, « A search for intact lava tubes on the Moon: Possible lunar base habitats », The Second Conference on Lunar Bases and Space Activities of the 21st Century (conférence), vol. 1,‎ , p. 219–229 (Bibcode 1992lbsa.conf..219C).
  11. ↑ (en) Rcch O'Malley, « Scientists eye moon colonies — in the holes on the lunar surface », New York Daily News,‎ (lire en ligne [archive du ], consulté le ).
  12. ↑ (en) Phil Plait, « Spelunking the Lunar Landscape », Discovery Magazine "Bad Astronomy" blog,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  13. ↑ (en) « Very Clever! LRO Views Huge Lava Tube Skylight in Mare Ingenii », Universe Today,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  14. ↑ (en) George Dvorsky, « Could This Lunar Cave Provide Shelter for a Future Moon Colony? », io9/ Gizmodo.com,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  15. ↑ (en) Robert V. Wagner et Mark S. Robinson, « Distribution, formation mechanisms, and significance of lunar pits », Icarus, vol. 237,‎ , p. 52–60 (DOI 10.1016/j.icarus.2014.04.002, Bibcode 2014Icar..237...52W, lire en ligne).
  16. ↑ (en) A. S. Arya, R. P. Rajasekhar, Guneshwar Thangjam, Ajai Kumara et A. S. Kiran Kumar, « Detection of potential site for future human habitability on the Moon using Chandrayaan-1 data », Current Science (en), vol. 100, no 4,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  17. ↑ (en) « After water, now Indian scientists find cave on Moon », Silicon India News,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  18. ↑ (en) David M. Blair, Loic Chappaz, Rohan Sood, Colleen Milbury, Antonio Bobet, H. Jay Melosh, Kathleen C. Howell et Andrew M. Freed, « The structural stability of lunar lava tubes », Icarus, vol. 282,‎ , p. 47–55 (DOI 10.1016/j.icarus.2016.10.008, Bibcode 2017Icar..282...47B).
  19. ↑ (en) S. W. Ximenes, J. O. Elliott et O. Bannova, Earth and Space 2012, , 344 p. (ISBN 978-0-7844-1219-0, DOI 10.1061/9780784412190.038), « Defining a Mission Architecture and Technologies for Lunar Lava Tube Reconnaissance ».
  20. ↑ (en) « Lecture: Moon Diver Mission Concept - Descending into a Moon Cave to Better Understand the Solar System's Largest Volcanic Eruptions », www.kiss.caltech.edu (consulté le ).
  21. ↑ (en-US) « European Space Agency Plans Mission to Explore Caves on the Moon », sur SciTechDaily, (consulté le ).
  22. ↑ (en) Ian O'Neill, « Living in Lunar Lava Tubes », Discover News,‎ (lire en ligne, consulté le ).
  23. ↑ (en) Cheryl Lynn York, Bryce Walden, Thomas L. Billings et P. Douglas Reeder, « Utility of Lava Tubes on Other World », Lunar and Planetary Institute, Joint Workshop on New Technologies for Lunar Resource Assessment (conférence),‎ , p. 51–52 (Bibcode 1992ntlr.work...51Y).
  24. ↑ (en) G. De Angelis, J. W. Wilson, M. S. Clowdsley, J. E. Nealy, D. H. Humes et J. M. Clem, « Lunar Lava Tubes Radiation Safety Analysis », Bulletin of the American Astronomical Society, vol. 33,‎ , p. 1037 (Bibcode 2001DPS....33.1003D).
  25. ↑ (en) Bryce E. Walden, T. L. Billings, Cheryl Lynn York, S. L. Gillett et M. V. Herbert, « Utility of Lava Tubes on Other Worlds », Workshop on Using In Situ resources for Construction of Planetary Outposts (conférence),‎ , p. 16 (Bibcode 1998uisr.work...16W).

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