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En octobre 2015, un spectaculaire éboulement se produit dans les Alpes suisses : en fin de matinée, un bloc de plus de 1500 mètres cubes recouvert de neige se détache du sommet du Mel de la Niva près d'Evolène en Valais. En descendant, il se brise en plusieurs morceaux qui s'enfoncent plus loin dans la vallée ; un des gros blocs rocheux ne s'arrête qu'au pied de la montagne, à côté d'un refuge. Il aura tracé un chemin de 1,4 kilomètre de long à travers bois et prairies.
Une Lune pas si tranquille
Des chutes de pierres se produisent également souvent sur la Lune et laissent des traces impressionnantes derrière elles. Ce phénomène est connu depuis les premiers vols sans pilote effectué vers notre satellite dans les années 1960. Lors des dernières missions Apollo, les astronautes ont examiné ces traces sur place et ont prélevé des échantillons de roche. Il y a encore quelques années, il était néanmoins difficile d'avoir une vue d'ensemble de l'ampleur de ces mouvements de rochers et des endroits où ils se produisent.
Une équipe de recherche de l'ETH Zurich et de l'Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire (MPS) de Göttingen a maintenant évalué une archive de plus de deux millions d'images de la surface lunaire. Ils présentent la première carte mondiale des chutes de pierres sur la Lune dans la revue "Nature Communications".
"La grande majorité des chutes de pierres ont un diamètre compris entre sept et dix mètres", explique le premier auteur Valentin Bickel, qui fait son doctorat au MPS et à l'ETH Zurich. "Les premières sondes spatiales qui ont examiné la Lune ne pouvaient pas détecter des structures aussi petites à large échelle", ajoute-t-il. Depuis 2010, seul le Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA cartographie toute la surface de la Lune avec la résolution et la couverture spatiales nécessaires.
Ces derniers mois, Bickel a développé une archive de plus de deux millions de ces images en utilisant un algorithme de recherche spécialement conçu. Basé sur les réseaux neuronaux, il apprend progressivement à reconnaître sur les images satellites les traces typiques des éboulements.
Les impacts comme cause des éboulements
Le résultat est une carte de la surface lunaire entre 80 degrés de latitude nord et 80 degrés de latitude sud. Elle montre 136 610 chutes de pierres de plus de deux mètres et demi de diamètre. "Elle nous donne l'occasion d'étudier pour la première fois l'occurrence des chutes de pierres sur un autre corps céleste ainsi que leurs causes", explique Urs Mall du MPS.
Jusqu'à présent, les scientifiques supposaient que les séismes lunaires détachaient les rochers et les mettaient en mouvement. Il semble désormais que les impacts des astéroïdes jouent un rôle beaucoup plus important. Ils sont apparemment - directement ou indirectement - responsables de plus de 80% de tous les éboulements.
"La plupart des chutes de pierres se trouvent près des parois des cratères", explique Simon Löw, professeur de géologie de l'Institut de géologie de l'ETH Zurich. Certains des blocs se détachent probablement peu après l'impact, d'autres beaucoup plus tard. Les chercheurs partent du principe qu'un impact génère un réseau de fissures sous la surface. Une partie de la surface peut ainsi devenir mobile même après de très longues périodes géologiques.
On trouve des traces de chutes de pierres fraîches sur d'anciens cratères, même dans les plus anciens paysages lunaires qui se sont formés il y a jusqu'à quatre milliards d'années. Comme ces empreintes devraient s'altérer au bout de quelques millions d'années, ces surfaces anciennes semblent changer, même des milliards d'années après leur formation.
"Les impacts des astéroïdes influencent évidemment la géologie d'une région sur des périodes très, très longues", explique Valentin Bickel. Les résultats suggèrent également que d'autres surfaces très anciennes sur des corps sans atmosphère, comme Mercure ou le grand astéroïde Vesta, pourraient encore changer.
Détection des zones sismiques actives
Lorsque les chutes de pierres ne sont pas liées à des cratères, il existe de nombreuses preuves d'origine sismique ou volcanique. Par exemple, les chercheurs ont trouvé des débris rocheux dans des tranchées tectoniques vraisemblablement actives sur le plan sismique et dans des cheminées volcaniques présentant des fissures et des veines caractéristiques. La nouvelle carte générale peut ainsi aider à identifier des régions sismiques actives encore inconnues. Ces régions représentent un défi potentiel pour les futures missions robotisées ou même habitées vers la Lune.