Lune : le plus grand cratère d’impact découvert depuis un siècle

En utilisant des images de la sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA, des scientifiques ont découvert un nouveau cratère de 222 mètres de diamètre entouré d’une « tache froide » de 7 kilomètres de large sur la Lune.

Le cratère a été officiellement nommé en l’honneur du scientifique américain Tom McGetchin (1936–1979), géologue et planétologue spécialisé notamment dans l’étude des cratères d’impact. Il s’est formé entre le 11 avril et le 22 mai 2024, lorsqu’un astéroïde ou une comète de la taille d’un bâtiment de 3 à 6 étages a percuté la surface lunaire. Il est profond d’environ 43 mètres.

Chercher une tache blanche au milieu du gris

Robert Wagner, spécialiste du traitement d’images travaillant sur les données de la caméra LROC de la sonde, comparait de grandes mosaïques d’images prises à différentes époques lorsqu’il a remarqué une anomalie très lumineuse entourée d’un halo sombre. Les chercheurs ont ensuite comparé des images anciennes, prises avant l’impact, avec des images postérieures à 2024 ainsi que des vues à haute résolution obtenues par la caméra à angle étroit, ou NAC, afin d’étudier précisément la forme du cratère.

Cette méthode, dite de comparaison temporelle, est particulièrement efficace sur la Lune. Comme celle-ci ne possède pratiquement pas d’atmosphère et n’est soumise ni à la pluie ni au vent, les traces d’un impact peuvent rester visibles très longtemps.

McGetchin est remarquable, car il s’agit du plus grand cratère lunaire nouvellement formé découvert à ce jour grâce à la mission LRO, en orbite autour de la Lune depuis 2009. Les impacts de cette ampleur sont rares : les modèles de formation des cratères prévoient qu’un impact de cette taille se produit sur la Lune environ une fois tous les 132 ans.

L’équipe de LRO a toutefois identifié au moins 1 000 nouveaux cratères d’impact au cours de la mission et signalé 100 000 changements de surface supplémentaires liés à des impacts ou aux débris projetés par ceux-ci depuis 2009. Avant cet événement, le plus grand cratère d’impact contemporain découvert sur la Lune mesurait 70 mètres de diamètre.

L’impact n’a pas seulement creusé le cratère : il a également projeté du régolithe autour de celui-ci. Ce matériau éjecté apparaît sur les images sous la forme d’une tache claire entourée d’une zone plus sombre.

L’impact a ameubli le régolithe autour du cratère

Les mesures des températures nocturnes effectuées par l’instrument thermique Diviner, à bord de LRO, ont révélé une zone plus froide autour du cratère. Elle s’étend sur environ 6,4 kilomètres et, durant la nuit, sa température est inférieure d’environ 9 °C à celle des terrains environnants.

L’explication proposée est que l’impact a ameubli et « gonflé » le régolithe. Devenu moins dense, celui-ci retient moins bien la chaleur accumulée pendant le jour lunaire.

Cette déconsolidation du régolithe superficiel se produit au cours du processus d’impact. Celui-ci a expulsé une énorme quantité de sol, qui est retombé en une couche peu compacte sur la surface. Il faudra beaucoup de temps pour que ce matériau se compacte à nouveau.

L’étude des cratères nouvellement formés de plus de 20 mètres de diamètre, identifiés à ce jour, révèle que tous ceux qui mesurent plus d’environ 30 mètres produisent des points froids détectables. Cela indique que la formation de ces points froids est une conséquence courante des impacts lunaires récents.

L’anomalie de température augmente avec la taille du cratère, ce qui implique une modification plus profonde du régolithe autour des cratères les plus grands. Cette relation suggère que l’effet cumulatif de la formation de points froids peut modifier le régolithe superficiel à un rythme comparable à celui du « jardinage » produit par les impacts primaires. Il s’agit donc d’un mécanisme important dans l’évolution du régolithe des corps célestes dépourvus d’atmosphère.

Cette découverte montre donc qu’un impact modifie le terrain bien au-delà du cratère lui-même. Cela pourrait intéresser les futures missions lunaires, car la structure du régolithe influe sur les zones d’atterrissage, la circulation des rovers, la stabilité du sol et l’interprétation de l’évolution de la surface.

Les alunissages sur ces surfaces plus meubles pourraient provoquer jusqu’à dix fois plus de soulèvement de poussière que les atterrissages sur un sol compacté. Atterrir sur le bord d’un grand cratère récent pourrait mettre une mission en péril en raison de la présence d’un sol épais et meuble. De même, circuler sur une couverture d’éjectas plus souple pourrait poser problème si l’épaisseur du dépôt meuble atteint environ le quart du rayon de la roue, ce qui augmenterait le risque d’enlisement.

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Image de couverture : Une vue agrandie de la Lune réalisée à partir d’images de la caméra Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA. Des débris sont visibles autour du cratère McGetchin sous la forme d’une tache blanche entourée d’un halo sombre juste à droite du centre de l’image (marqué de flèches noires). Les rayures sur l’image sont dues à de légers changements d’éclairage entre les images plus anciennes et plus récentes. Cette image composite montre une zone de la Lune d’environ 1 448 km de diamètre.  (crédits: NASA Goddard/Machines intuitives/Robert Wagner)