En orbite autour de la Lune en 1971, l'équipage d'Apollo 15 a photographié une étrange caractéristique géologique - une bosse, Une dépression en forme de D d'environ trois kilomètres de long et d'un kilomètre de large, qui fascine depuis lors les planétologues. Certains ont suggéré que la fonctionnalité, connue sous le nom d'Ina, est la preuve d'une éruption volcanique sur la Lune au cours des 100 derniers millions d'années - un milliard d'années environ après que la plupart des activités volcaniques sur la Lune auraient cessé.

Mais de nouvelles recherches menées par des géologues de l'Université Brown suggèrent qu'Ina n'est pas si jeune après tout. L'analyse, publié dans la revue Géologie , conclut que la caractéristique a en fait été formée par une éruption il y a environ 3,5 milliards d'années, à peu près au même âge que les dépôts volcaniques sombres que nous voyons sur la face visible de la Lune. C'est le type particulier de lave qui a éclaté d'Ina qui aide à cacher son âge, disent les chercheurs.

"Aussi intéressant qu'il soit pour Ina de se former dans le passé géologique récent, nous ne pensons tout simplement pas que ce soit le cas, " dit Jim Head, co-auteur de l'article et professeur au département de la Terre de Brown, Sciences environnementales et planétaires. "Le modèle que nous avons développé pour la formation d'Ina la situe fermement dans la période de pic d'activité volcanique sur la Lune il y a plusieurs milliards d'années."

Apparence jeune

Ina se trouve près du sommet d'un monticule de roche basaltique en pente douce, conduisant de nombreux scientifiques à conclure qu'il s'agissait probablement de la caldeira d'un ancien volcan lunaire. Mais à quel point l'ancienneté n'était pas claire. Alors que les flancs du volcan semblent vieux de plusieurs milliards d'années, la caldeira d'Ina elle-même a l'air beaucoup plus jeune. Un signe de jeunesse est son apparence lumineuse par rapport à son environnement. La luminosité suggère qu'Ina n'a pas eu le temps d'accumuler autant de régolithe, la couche de roche meuble et de poussière qui s'accumule à la surface au fil du temps.

Ensuite, il y a les monticules distinctifs d'Ina - environ 80 collines rocheuses lisses, certains mesurant jusqu'à 100 pieds, qui dominent le paysage dans la caldeira. Les monticules semblent avoir beaucoup moins de cratères d'impact sur eux par rapport à la zone environnante, un autre signe de jeunesse relative. Heures supplémentaires, on s'attend à ce qu'une surface accumule des cratères de différentes tailles à des taux assez constants. Les scientifiques utilisent donc le nombre et la taille des cratères pour estimer l'âge relatif d'une surface. En 2014, une équipe de chercheurs a effectué un comptage minutieux des cratères sur les monticules d'Ina et a conclu qu'ils devaient avoir été formés par de la lave qui a éclaté à la surface au cours des 50 à 100 derniers millions d'années.

"C'était une découverte vraiment déroutante, " a déclaré Head. " Je pense que la plupart des gens s'accordent à dire que le volcan sur lequel Ina est assis s'est formé il y a des milliards d'années, ce qui signifie qu'il y aurait eu une pause dans l'activité volcanique pendant un milliard d'années ou plus avant l'activité qui a formé Ina. Nous voulions voir s'il pouvait y avoir quelque chose dans la structure géologique au sein d'Ina qui perturbe notre estimation de son âge."

Pas si jeune ?

Les chercheurs ont examiné des volcans bien étudiés sur Terre qui pourraient être similaires à Ina. Ina semble être un cratère sur un volcan bouclier, une montagne en pente douce semblable au volcan Kilauea à Hawaï. Kilauea a un cratère semblable à Ina connu sous le nom de cratère Kilauea Iki, qui a éclaté en 1959.

Alors que la lave de cette éruption s'est solidifiée, il a créé une couche de roche très poreuse à l'intérieur de la fosse, avec des vésicules souterraines aussi grandes que trois pieds de diamètre et un espace vide de surface aussi profond que deux pieds. Cette surface poreuse, Head et ses collègues disent :est créé par la nature de la lave qui a éclaté dans les derniers stades d'événements comme celui-ci. Alors que l'approvisionnement en lave souterraine commence à diminuer, il éclate sous forme de "mousse magmatique" - un mélange pétillant de lave et de gaz. Lorsque cette mousse se refroidit et se solidifie, il forme la surface très poreuse.

Les chercheurs suggèrent qu'une éruption d'Ina aurait également produit de la mousse magmatique. Et à cause de la gravité réduite de la Lune et de l'atmosphère presque absente, l'écume lunaire aurait été encore plus moelleuse que sur Terre, on s'attend donc à ce que les structures à l'intérieur d'Ina soient encore plus poreuses que sur Terre.

C'est la porosité élevée de ces surfaces qui perturbe les estimations de date pour Ina, à la fois en masquant l'accumulation de régolithe et en annulant le nombre de cratères.

Une surface très poreuse, disent les chercheurs, permettrait à la roche meuble et à la poussière de filtrer dans l'espace vide de surface, donnant l'impression que moins de régolithe s'est accumulé. Ce processus serait perpétué par des secousses sismiques dans la région, dont une grande partie est causée par les impacts de météores en cours. "C'est comme taper sur le côté d'un tamis pour faire passer la farine, " dit Head. " Le régolithe est bousculé dans des trous plutôt que de rester à la surface, ce qui fait paraître Ina beaucoup plus jeune."

La porosité pourrait également fausser le nombre de cratères. Des expériences en laboratoire utilisant un canon à projectile à grande vitesse ont montré que les impacts sur des cibles poreuses créent des cratères beaucoup plus petits. En raison de l'extrême porosité d'Ina, disent les chercheurs, ses cratères sont beaucoup plus petits qu'ils ne le seraient normalement, et de nombreux cratères peuvent ne pas être visibles du tout. Cela pourrait considérablement modifier l'estimation de l'âge dérivée du décompte des cratères.

Les chercheurs estiment que la surface poreuse réduirait d'un facteur trois la taille des cratères sur les monticules d'Ina. En d'autres termes, un impacteur qui ferait un cratère de 100 pieds de diamètre dans un substrat rocheux basaltique lunaire ferait un cratère d'un peu plus de 30 pieds dans un dépôt de mousse. En tenant compte de cette relation d'échelle, l'équipe obtient un âge révisé pour les monticules d'Ina d'environ 3,5 milliards d'années. C'est similaire à l'âge de surface du bouclier volcanique qui entoure Ina, et place l'activité de l'Ina dans la période du volcanisme commun sur la Lune.

Les chercheurs pensent que ce travail offre une explication plausible de la formation d'Ina sans avoir à invoquer la pause déroutante d'un milliard d'années dans l'activité volcanique.

"Nous pensons que les traits jeunes d'Ina sont la conséquence naturelle des éruptions de mousse magmatique sur la Lune, " a déclaré Head. " Ces reliefs créés par ces mousses semblent tout simplement beaucoup plus jeunes qu'ils ne le sont. "