Une étude détaillée d'un cratère d'impact géant sur la face cachée de la Lune pourrait fournir une feuille de route aux futurs explorateurs lunaires.

L'étude, par des planétologues de l'Université Brown, cartographie la minéralogie du bassin Pôle Sud-Aitken (SPA), une entaille dans la surface lunaire d'un diamètre d'environ 2, 500 kilomètres (1, 550 milles). SPA est considéré comme le plus ancien et le plus grand bassin d'impact sur la Lune, et les scientifiques l'ont longtemps considéré comme une cible pour les futurs atterrisseurs lunaires.

"Il s'agit d'un aperçu très détaillé de la structure de composition de cet immense bassin d'impact utilisant des technologies modernes, des données de pointe, " a déclaré Dan Moriarty, un chercheur postdoctoral au Goddard Space Flight Center de la NASA qui a dirigé la recherche alors qu'il était étudiant au doctorat à Brown. "Étant donné qu'il s'agit d'une cible si importante pour l'exploration future et peut-être pour renvoyer un échantillon sur Terre, nous espérons que cela servira de cadre pour une étude plus détaillée et la sélection du site d'atterrissage. »

L'étude sera publiée dans le Journal of Geophysical Research :Planètes . Une version pré-imprimée est disponible en ligne.

On pense que l'impact qui a créé la SPA a traversé la croûte de la Lune jusqu'au manteau, ce qui explique en partie pourquoi les scientifiques s'y intéressent tant. Visiter SPA et prélever un échantillon de ce matériau du manteau exposé pourrait fournir des indices essentiels sur l'origine et l'évolution de la Lune. Un échantillon pourrait également aider les scientifiques à fixer une date précise sur l'impact. SPA est considéré comme le plus ancien bassin de la Lune, donc une date ferme serait une étape clé dans la chronologie de l'histoire lunaire ainsi que des événements affectant la Terre primitive.

Mais pour obtenir les bons échantillons, il est important de connaître les meilleurs spots pour les trouver. C'est ce que Moriarty et le co-auteur Carlé Pieters, professeur au département de la Terre de Brown, Sciences environnementales et planétaires, avait en tête pour cette étude. Ils ont utilisé des données détaillées de Moon Mineralogy Mapper, un spectromètre qui a volé à bord du vaisseau spatial indien Chandrayaan-1 pour lequel Pieters est le chercheur principal.

"Avoir un accès mondial avec des spectromètres d'imagerie modernes depuis l'orbite lunaire est la meilleure chose à faire après avoir un géologue avec un marteau perforateur qui effectue le travail sur le terrain à travers la surface." dit Pieters. "Idéalement, à l'avenir, nous aurons les deux à travailler ensemble."

La recherche a identifié quatre régions minéralogiques distinctes qui forment un motif en œil de bœuf à l'intérieur et autour du bassin. Au centre de la bulle se trouve une région de ce qui semble être des dépôts de matière volcanique, un signe que le centre du bassin peut avoir été recouvert par une coulée volcanique peu de temps après l'impact de la ZPS. Cette région centrale est entourée d'un anneau de matériau dominé par le pyroxène riche en magnésium, un minéral que l'on croit abondant dans le manteau lunaire. En dehors de cela se trouve un anneau dans lequel le pyroxène se mélange aux roches crustales standard des hautes terres lunaires. En dehors de cet anneau se trouve l'extérieur du bassin, où les signatures des matériaux liés à l'impact disparaissent.

Les résultats ont des implications intéressantes pour l'exploration de la SPA, disent les chercheurs. La recherche suggère, par exemple, que trouver des matériaux de manteau vierges au milieu du bassin pourrait être un peu délicat en raison de l'important gisement volcanique.

"C'est un peu contre-intuitif, " Moriarty a déclaré. "Généralement, l'excavation la plus profonde serait au milieu du cratère. Mais nous montrons que le milieu de la SPA a été recouvert par ce qui ressemble à une coulée volcanique."

Donc si vous cherchez un manteau, il pourrait être judicieux d'atterrir dans l'anneau entourant le centre, où ce qui semble être du matériel du manteau est fortement concentré.

Mais un site d'atterrissage idéal, Moriarty dit, pourrait être un endroit qui a à la fois du manteau et du matériel volcanique, parce que ces volcans sont intéressants en eux-mêmes. Leur composition est un peu différente de celle des autres roches volcaniques trouvées sur la Lune, ce qui suggère qu'ils ont une origine unique.

« Si ces roches sont bien volcaniques, cela signifie qu'il y avait un type de volcanisme vraiment intéressant qui se passait à SPA, " Moriarty a déclaré. "Cela pourrait être lié à l'environnement géophysique extrême qui aurait été en place lors de la formation du bassin. Ce serait vraiment intéressant à approfondir."

Dans cet esprit, Moriarty dit qu'un bon endroit pour atterrir pourrait être près de la frontière du centre volcanique et de l'anneau de pyroxène. Une autre stratégie pourrait consister à rechercher un endroit où le matériau volcanique a été percé par un impact ultérieur. Moriarty et Pieters ont trouvé plusieurs de ces cratères dans la zone volcanique où le matériel de pyroxène a été ré-excavé.

"Nous pensons que s'attaquer à la fois au manteau et aux volcans permettrait un retour scientifique plus riche, " a déclaré Moriarty.

Moriarty espère que ces découvertes donneront matière à réflexion aux planificateurs de mission. La Chine est actuellement en train de planifier une mission à SPA. La région est apparue à plusieurs reprises dans le « relevé décennal » de la NASA auprès des scientifiques planétaires, qui est utilisé pour informer les priorités de la mission de l'agence.

"Les impacts sont le processus dominant qui a conduit à la création et à l'évolution du système solaire, et SPA est la plus grande structure d'impact confirmée sur la Lune, sinon tout le système solaire, " Moriarty a déclaré. "Cela en fait un membre final important dans la compréhension des processus d'impact. Nous pensons que ce travail pourrait fournir une feuille de route pour explorer la SPA plus en détail."

La recherche a été soutenue par les programmes LASER (NNX12AI96G) et SSERVI (NNA14AB01A) de la NASA.