Des données vieilles de 40 ans continuent à éclairer les recherches sur la sismologie lunaire
Avez-vous jamais entendu parler des tremblements de lune? La communauté scientifique n’en aurait probablement jamais entendu parler non plus sans les sismomètres d’Apollo. Et cette valeur scientifique n’a pas simplement disparu avec l’arrêt des sismomètres en 1977. En 2011, les scientifiques ont obtenu des informations inestimables sur le centre de la Lune en appliquant les technologies de calcul actuelles aux données des sismomètres d’Apollo. Trois ans plus tard, les mêmes données ont aidé les physiciens à trouver comment détecter les ondes gravitationnelles, ces petites distorsions de l’espace-temps qu’Einstein avait prédites en 1916 mais que personne n’était encore parvenu à observer. Comme le déclare le professeur Heiner Igel de la Ludwig-Maximilians-University: «le fait que les sismomètres d’Apollo aient été déployés il y a près d’un siècle et que nous utilisions encore leurs données témoigne du fait que les ingénieurs de l’époque avaient déjà presque tout compris.» Bien sûr, comme on peut s’y attendre lorsqu’il s’agit de tout élément technologique vieux de 40 ans, les sismomètres d’Apollo étaient loin d’être parfaits. Leurs limites en matière de largeur de bande et leurs intervalles d’échantillonnage irréguliers, par exemple, les rendraient inutiles pour une mission spatiale actuelle ou future. Or, mieux comprendre ces limites est fondamental si nous retournons un jour sur la Lune ou si nous allons sur Mars, parce que cela nous aiderait à repousser les limites de ce que nous pouvons apprendre à partir des données des sismomètres d’Apollo. Et c’est précisément l’objectif du projet SEISMO, mené par le professeur Igel. Dans la mesure où travailler avec des données si anciennes est assez inhabituel pour les sismologues, le projet s’est donné pour tâche d’éclairer le chemin en recourant à la tomographie à partir du bruit de fond pour fournir un modèle plus précis de la croûte et du manteau lunaire. Le projet a appliqué à la croûte lunaire de récentes avancées technologiques dans le domaine de la modélisation complète de la diffusion des ondes à l’échelle d’une planète, explorant ainsi des chemins totalement nouveaux en sismologie planétaire. «Comme pour la Terre, la sismologie peut nous raconter beaucoup de choses sur l’intérieur d’une planète ou de la Lune,» explique le professeur Igel. «La Lune a été bombardée par des météorites au cours de toute son histoire. Et, contrairement à la Terre, il n’y a sur la Lune ni pluie ni processus d’érosion pour réparer les dommages en surface, donc celle-ci reste fortement fracturée. Si nous voulons que les futures missions soient fructueuses, nous avons besoin d’un maximum d’informations sur la manière dont se propagent les ondes sismiques sur la Lune.» Obtenir ces informations n’a pas été facile. Les données sismiques récupérées des sismomètres d’Apollo ont été initialement enregistrées sur des bandes magnétiques digitales avec un horodatage qui indique l’heure de réception du signal sur la Terre. Elles ont ensuite été copiées au format SEED (Standard for the Exchange of Earthquake Data), mais l’équipe du professeur Igel a découvert au cours du projet que les fichiers SEED originaux présentaient quelques problèmes d’horodatage. «Nous avons donc ré-importé les données de la période intermédiaire sur un format SEED, et rendu ces données disponibles via IRIS (Incorporated Research Institutions for Seismology). Il existe de nombreux blancs dans ces données du fait de la perte du signal ou de problèmes liés aux instruments, donc nous avons reconstitué le signal pour qu’il soit lisible dans un enregistrement continu, en laissant des blancs dans le tracé sismique quand cela était nécessaire. Les nouveaux fichiers seront une ressource de grande valeur pour l’analyse de la structure de la Lune,» explique le professeur Igel. Depuis la fin du projet, en janvier 2018, le professeur Igel a été fort occupé à utiliser les données d’Apollo dans le cadre de deux nouveaux projets, et il en a déjà d’autres en vue. «Nous utilisons l’outil de modélisation Salvus, développé récemment par l’ETH à Zurich, pour modéliser la surface à forte diffusion de la Lune. En créant différents modèles possibles de représentation de la surface lunaire, nous en apprenons plus sur la structure la Lune. Nous générons des sismogrammes à partir de nos modèles et nous les comparons avec les données d’Apollo,» explique-t-il. Un autre aspect du projet consiste à analyser en détail les tremblements de lune, qui surviennent à des profondeurs avoisinant les 800 km sous la surface. Le professeur Igel analyse actuellement à quel point ces tremblements sont regroupés, en comparant plusieurs minutes des sismogrammes pour chaque événement.
Mots‑clés
SEISMO, Apollo, Lune, croûte, sismologie, sismomètre, ondes sismiques, enregistrements
