De la glace sur la Lune? Et si Hergé avait raison? // Ice on the Moon? What if Hergé was right?

Si des humains avaient vécu il y a 2 à 4 milliards d’années, ils auraient peut-être pu apercevoir du givre à la surface de la Lune. Les scientifiques pensent qu’une partie de cette glace se cache peut-être encore aujourd’hui à l’intérieur des cratères sur la surface lunaire. C’est ce qu’avait imaginé le dessinateur belge Hergé dans son album On a marché sur la Lune quand Milou tombe dans une cavité remplie de glace pendant que Tintin et ses amis visitent la planète.

Il y a des milliards d’années, le Lune a été secouée par une série d’éruptions volcaniques et la lave a recouvert des centaines de milliers de kilomètres carrés. Au fil des millénaires, cette lave a créé les mers, ces taches sombres qui donnent à la Lune l’aspect que nous lui connaissons aujourd’hui.
De nouvelles recherches effectuées par des scientifiques de l’Université du Colorado à Boulder indiquent que les volcans ont pu avoir laissé derrière eux des plaques de glace au niveau des pôles de la Lune et, à certains endroits, ces plaques pourraient mesurer des dizaines de mètres d’épaisseur. Un article publié dans The Planetary Science Journal nous apprend que les chercheurs se sont appuyés sur des simulations informatiques pour tenter de recréer les conditions sur la Lune bien avant que la vie n’apparaisse sur Terre. Ils ont découvert que les anciens volcans lunaires émettaient d’énormes quantités de vapeur d’eau qui se sont ensuite déposées à la surface, formant des couches de glace qui pourraient encore se cacher dans les cratères lunaires. Selon les chercheurs, il est possible qu’à 5 ou 10 mètres sous la surface se cachent de grandes plaques de glace. C’est une bonne nouvelle pour les futurs explorateurs de la Lune qui auront besoin d’eau utilisée comme boisson et, une fois transformée, comme carburant pour la fusée.
La nouvelle étude apporte de nouvelles preuves que la Lune pourrait contenir beaucoup plus d’eau que les scientifiques ne le pensaient autrefois. Dans une étude publiée en 2020, on estimait que près de 16 000 kilomètres carrés de la surface lunaire était susceptible de détenir de la glace, principalement près des pôles nord et sud.

Les chercheurs n’ont pas réussi à vraiment déterminer l’origine de cette eau. Ils pensent que les volcans pourraient être une source majeure. En effet, il y a 2 à 4 milliards d’années, la Lune était un lieu chaotique. Des dizaines de milliers de volcans sont entrés en éruption à sa surface pendant cette période, générant d’immenses rivières et lacs de lave, un peu comme à Hawaï aujourd’hui, mais à une échelle beaucoup plus grande.

Reliefs montrant que les coulées et lacs de lave ont probablement recouvert la surface de la Lune à une certaine époque (Source: NASA)

Coulées de lave à Hawaii (Source: HVO)

Des recherches récentes menées par des scientifiques du Lunar and Planetary Institute de Houston (Texas) montrent que ces volcans ont probablement également émis d’énormes nuages ​​composés principalement de monoxyde de carbone et de vapeur d’eau. Ces nuages ​​ont ensuite tourbillonné autour de la Lune et peut-être créé des atmosphères ténues et éphémères qui ont permis l’apparition de givre sur la surface lunaire.

Pour savoir si une telle situation avait pu se produire, les scientifiques ont tenté de recréer la surface de la Lune il y a des milliards d’années. Ils ont utilisé des estimations selon lesquelles, à son apogée, la Lune a connu une éruption tous les 22 000 ans, en moyenne. Les chercheurs ont ensuite tenté de comprendre comment les gaz volcaniques pouvaient avoir tourbillonné autour de la Lune, en s’échappant dans l’espace au fil du temps. Ils ont découvert que les conditions pouvaient être glaciales. Il semble qu’environ 41% de l’eau des volcans se soit condensée sous forme de glace. Il y avait tellement de glace sur la Lune qu’elle aurait pu, en théorie, être aperçue depuis la Terre. Les scientifiques ont calculé qu’il y avait probablement plus d’eau sur la Lune à cette époque qu’actuellement dans le lac Michigan. Les recherches laissent supposer qu’une grande partie de cette eau lunaire pourrait encore être présente aujourd’hui.
Toutefois, ces reliquats de glace ne seront pas nécessairement faciles à trouver. La majeure partie de cette glace s’est probablement accumulée près des pôles de la Lune, enfouie sous plusieurs mètres de poussière lunaire. Au dire des scientifiques, c’est une bonne raison d’envoyer des astronautes ou des robots et de commencent à creuser!
Source : Université du Colorado à Boulder.

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If any humans had been alive 2 to 4 billion years ago, they may have looked up and seen a sliver of frost on the Moon’s surface. Scientists believe that some of that ice may still be hiding in craters on the lunar surface today. This is what Belgian cartoonist Hergé had imagined in his book Explorers on the Moon when Snowy fell into an ice during a visit of the planet

Billions of years ago, a series of volcanic eruptions occurred on the Moon, blanketing hundreds of thousands of square kilometers in hot lava. Over the eons, that lava created the dark blotches, or maria, that give the face of the moon its familiar appearance today.

Now, new research from Colorado University at Boulder suggests that volcanoes may have left sheets of ice that dot the Moon’s poles and, in some places, could measure dozens of meters thick. An article published in The Planetary Science Journal explains that the researchers drew on computer simulations to try to recreate conditions on the Moon long before complex life arose on Earth. They discovered that ancient Moon volcanoes emitted huge amounts of water vapour, which then settled onto the surface, forming layers of ice that may still be hiding in lunar craters. According to the researchers, it is possible that 5 or 10 meters below the surface, you have big sheets of ice. This is good news for future Moon explorers who will need water to drink and process into rocket fuel.

The new study adds to a growing body of evidence that suggests that the Moon may harbour a lot more water than scientists once believed. In a 2020 study, it was estimated that nearly 16,000 square kilometers of the lunar surface could be trapping ice, mostly near the Moon’s north and south poles. Where all that water came from in the first place is unclear. Volcanoes could be a major source. Indeed, from 2 to 4 billion years ago, the Moon was a chaotic place. Tens of thousands of volcanoes erupted across its surface during this period, generating huge rivers and lakes of lava, a little like in Hawaii today, but at a much larger scale.

Recent research from scientists at the Lunar and Planetary Institute in Houston (Texas) shows that these volcanoes likely also ejected huge clouds made up of mostly carbon monoxide and water vapor. These clouds then swirled around the Moon, potentially creating thin and short-lived atmospheres that caused frost to appear on the lunar surface. To find out if this couls have happened, the scientists set out to try to put themselves onto the surface of the Moon billions of years ago. They used estimates that, at its peak, the Moon experienced one eruption every 22,000 years, on average. The researchers then tracked how volcanic gases may have swirled around the moon, escaping into space over time. They discovered, conditions may have bedome icy. It looks as if roughly 41% of the water from volcanoes may have condensed onto the moon as ice. There may have been so much ice on the Moon that it could, conceivably, have been spotted from Earth. The scientists calculated that more water than currently sits in Lake Michiganprobably existed on the Moon by that time. And the research hints that much of that lunar water may still be present today.

Those space ice cubes, however, won’t necessarily be easy to find. Most of that ice has likely accumulated near the moon’s poles and may be buried under several meters of lunar dust. Scientists say that this is one good reason for people or robots to head back and start digging.

Source : University of Colorado at Boulder.

Nouvelle approche des dépôts pyroclastiques sur la Lune // New approach of pyroclastic deposits on the Moon

La plupart des études traitant des origines de la Lune ont conclu que les volcans lunaires, au cours de leurs éruptions, avaient principalement rejeté le substrat rocheux froid. Selon ces mêmes études, les matériaux contenus dans les dépôts de coulées pyroclastiques étaient semblables à ceux émis par les éruptions vulcaniennes sur Terre. C’est du moins ce qu’avait révélé l’observation de certains dépôts du Cratère Alphonsus qui montraient des volumes plus importants au niveau des bouches éruptives qu’au niveau des dépôts pyroclastiques, avec une faible proportion de matériaux juvéniles dans ces derniers.
Une étude récente conduite par des chercheurs de l’Arizona State University (ASU) a tenté de mieux comprendre les mécanismes éruptifs lunaires en déterminant comment la proportion de matériaux juvéniles, calculée à partir des volumes au niveau des dépôts pyroclastiques et ceux au niveau des bouches éruptives, varie dans les dépôts pyroclastiques du Cratère Alphonsus et ailleurs sur la Lune. Les scientifiques expliquent qu’il y a en fait plus de diversité qu’on le pensait jusqu’à présent dans la source des produits éruptifs sur la Lune. On savait que des volcans émetteurs de coulées pyroclastiques avaient existé au début de la Lune, mais on ne savait pas quelle était la taille de ces volcans, ni quelle quantité de magma ils avaient émis.
Les chercheurs de l’Arizona ont pu fournir une étude détaillée de 23 des volcans émetteurs de coulées pyroclastiques, situés sur 11 sites différents de la Lune, en utilisant des images haute résolution recueillies grâce à la Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC). Ils ont pu déterminer l’histoire des éruptions, comment les matériaux volcaniques s’étaient répandus, et estimer le volume de magma et de gaz émis. A partir des échantillons de matériaux pyroclastiques rapportés par les astronautes des missions Apollo, les scientifiques ont pu constater que leur source magmatique provenait du manteau profond.
Alors que des études antérieures avaient conclu que les volcans lunaires avaient essentiellement rejeté le substrat rocheux froid émis par l’intermédiaire des gaz piégés à l’intérieur, des images stéréo du LROC ont permis à l’équipe scientifique de l’ASU d’analyser le volume de matériaux déposé autour des volcans. Les chercheurs ont soustrait le volume de matériaux émis par la bouche éruptive et ont estimé la quantité de magma juvénile émis

L’analyse spectroscopique de ces dépôts a indiqué qu’il y avait beaucoup plus de diversité qu’on ne le pensait auparavant dans l’origine des produits éruptifs sur la Lune. Les chercheurs ont en particulier observé une vaste gamme de matériaux juvéniles.

En outre, il ressort des modélisations que les dépôts lunaires les plus fréquemment observés dans cette étude ont été formés par du magma contenant 2000-5000 ppm de volatils dissous, ce qui est conforme aux estimations récentes via l’analyse d’inclusions, mais contraire aux hypothèses précédentes selon lesquelles la Lune était largement dégazée lors de sa formation.
Certains dépôts pyroclastiques analysés par les chercheurs de l’ASU montrent un volume significatif et correspondent à des événements éruptifs violents et potentiellement de longue durée. Ils sont comparables ou plus volumineux que ceux émis durant l’éruption cataclysmique du Mont Pinatubo (Philippines) en 1991. En outre, la majeure partie du magma émis par ces volcans a probablement atteint environ 1 600 m de hauteur, et même parfois près de 8 000 m.
Dans la conclusion de l’étude, les scientifiques expliquent que l’histoire géologique de la Lune est intimement liée à celle de la Terre, et des études comme celle-ci  nous aident à comprendre l’histoire de notre propre planète.
L’ensemble de l’étude se trouve avec cette référence:

« On the eruptive origins of lunar localized pyroclastic deposits » – Keske, A. L. – Earth and Planetary Science Letters – https://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116426.

Source: The Watchers.

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Most studies dealing with the origins of the Moon have concluded that lunar volcanoes had exploded primarily cold bedrock. They hypothesized that pyroclastic flow deposits represent products of a lunar equivalent of Vulcanian-style eruptions, based in part on the observation that some of the deposits in Alphonsus Crater have large vent volumes in comparison with their deposit volumes, indicating a low proportion of juvenile material in the deposits.

A recent study by researchers from Arizona State University (ASU) tried to better understand eruption mechanisms by determining how the proportion of juvenile material, as calculated using deposit and vent volumes, varies among pyroclastic flow deposits in Alphonsus Crater and elsewhere on the Moon. The scientists explain that there is actually more diversity in the source of explosive products on the Moon. Pyroclastic volcanoes are known to have existed on the early Moon, but it was unknown how big the volcanoes were or how much magma was erupted.

The Arizona reseaechers were able to produce a detailed survey of 23 of the Moon’s pyroclastic volcanoes from 11 various sites using high-resolution images gathered from the Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC). They could determine the history of eruptions, how the volcanic material was dispersed, and estimated the volume of emitted magma and gases. Samples of pyroclastic materials were returned by Apollo astronauts and it was found that their source magmas originated from deep within the mantle.

While past studies concluded that lunar volcanoes had mostly erupted cold bedrock emitted by trapped gases, stereo images from LROC allowed the team to look at the volume of the deposited material around the volcanoes. The researchers subtracted the volume of material spewed by the vent and estimated the amount of fresh magmatic material emitted.

Spectroscopic analysis of these deposits indicated there was much more diversity in the origin of the explosive products on the moon analysed by the authors of the study than had been previously thought. They observed a wide range of juvenile proportions, many of which are more juvenile-rich than previously thought.

Furthermore, dynamic model results suggest that the most widespread lunar deposits in this study were formed by magma containing 2000–5000 ppm of dissolved volatiles, consistent with recent estimates via melt inclusion analysis, but contrary to long-held ideas that the Moon was largely degassed during its formation.

Some of the deposits analyzed by the ASU researchers are significantly large in volume and represent violent and potentially long-lived explosive events. They are comparable to, or larger in volume, than the cataclysmic 1991 eruption of Mount Pinatubo (Philippines). Besides, most of the magma from these volcanoes probably rose up to about 1 600 m high, with some of the largest reaching up to almost 8 000 m.

In the conclusion of the study, the scientists say that the Moon’s geologic history is intertwined with Earth’s, and studies like this help us understand the history of our own planet.

The whole study can be found with this reference :

« On the eruptive origins of lunar localized pyroclastic deposits » – Keske, A. L. – Earth and Planetary Science Letters – https://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116426.

Source: The Watchers.

Le Cratère Alphonsus vu par le Lunar Reconnaissance Orbiter (Source: NASA)

La lune et le Ruapehu (Nouvelle Zélande) // The Moon and Mt Ruapehu (New Zealand)

Des scientifiques américains du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA ont établi un lien entre les cycles des marées et l’éruption soudaine du Ruapehu en 2007. Ils pensent même que cette corrélation apparente pourrait offrir une solution pour prévoir les futures éruptions. Cependant, des scientifiques néo-zélandais ont émis des doutes et critiquent la méthodologie utilisée pour cette étude qui a été publiée dans la revue Scientific Reports.
L’étude a montré comment, juste avant l’éruption soudaine du Ruapehu le 25 septembre 2007, l’activité sismique à proximité du cratère correspondait étroitement aux changements bimensuels de la force de la marée. En examinant les données couvrant une douzaine d’années, les chercheurs ont constaté que cette corrélation entre l’amplitude du signal sismique et les cycles des marées est apparue seulement dans les trois mois précédant l’éruption de 2007.
Les marées terrestres sont gérées quotidiennement par l’attraction lunaire. Au cours des pleines et nouvelles lunes, l’attraction lunaire s’aligne avec celle du soleil, ce qui rend l’amplitude des marées un peu plus importante. Au cours du premier et du dernier quartier, l’amplitude des marées est légèrement plus faible. Alors que les marées sont généralement considérées comme une montée et une baisse des eaux, les contraintes gravitationnelles peuvent également affecter la croûte de notre planète. Beaucoup de recherches ont été effectuées afin de savoir si la force de marée peut déclencher des éruptions volcaniques, mais aucune réponse vraiment fiable n’a été fournie.
Les chercheurs du JPL qui ont travaillé sur le Ruapehu ont adopté un angle d’approche différent et ont recherché s’il existait un signal détectable associé à la force des marées et qui pourrait être une indication de l’approche d’une éruption. Ils ont choisi d’étudier le Ruapehu, d’une part parce que son activité est étroitement surveillée depuis des années par GNS Science, et d’autre part  parce qu’ils étaient particulièrement intéressés par les données provenant des capteurs sismiques situés près du cratère.
L’équipe scientifique s’est penchée sur 12 années de données sismiques et a recherché les périodes où apparaissait une corrélation entre la sismicité et les cycles lunaires. Les chercheurs ont constaté que pendant la majeure partie de cette période de 12 ans, il n’existait pas de corrélation entre l’activité sismique et les cycles lunaires, à l’exception des trois mois qui ont précédé l’éruption phréatique de 2007. Tandis que les fluctuations de l’amplitude sismique étaient subtiles, la force de la corrélation avec le cycle des marées atteignait 5 sigma, ce qui signifie que la probabilité que ce modèle soit dû au hasard était d’environ un sur 3,5 millions. [NDLR : 5 sigma est une mesure de la confiance des scientifiques à l’égard de leurs résultats.]
Pour comprendre comment la force des marées a pu avoir une influence sur le comportement du Ruapehu pendant ces trois mois, les chercheurs ont utilisé un modèle de tremor sismique qu’ils avaient développé précédemment. Il montre que lorsque la pression de la poche de gaz sous le volcan atteint un niveau critique – niveau auquel une éruption phréatique devient possible – les différentes contraintes associées au changement de force des marées étaient suffisantes pour changer l’amplitude du tremor. Ils sont persuadés que ce fut le cas en 2007. Lorsque la pression dans le système est devenue critique, elle est devenue sensible aux marées. Les scientifiques ont pu montrer que le signal était détectable. Ils voudraient maintenant recueillir plus de données concernant d’autres éruptions sur d’autres volcans pour voir si le signal de marée est apparu ailleurs.
Comme je l’ai écrit plus haut, les scientifiques néo-zélandais ont exprimé des doutes sur les résultats de l’étude et ont regretté l’absence de nombreux paramètres sismiques. Un chercheur néo-zélandais a déclaré que « l’étude considère le mécanisme comme un piégeage des gaz provoqué par des changements dans la perméabilité des roches, mais n’aborde pas directement la résistance de ces roches […] Avec seulement deux événements abordés par l’étude – et l’un d’eux pas « prévu » par le modèle – je ne suis pas sûr qu’elle puisse avoir une valeur prédictive. »
Source: New Zealand Herald.

Cette étude m’intéresse car j’ai moi-même fait des observations sur la corrélation possible entre la pression atmosphérique et l’activité éruptive en milieu strombolien. Vous trouverez un résumé de cette étude dans la colonne de gauche de ce blog.

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US scientists at NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) have linked tidal cycles to Mt Ruapehu’s surprise eruption in 2007, and even suggest the apparent correlation could offer a new way to predict future eruptions. However, New Zealand scientists have cast doubt over that idea and questioned the methodology used for the study which was recently published in the journal Scientific Reports..

The study indicated how, just before Ruapehu’s surprise eruption on September 25th, 2007, seismic tremors near its crater became tightly correlated with twice-monthly changes in the strength of tidal forces. Looking at data for this volcano spanning about 12 years, the researchers found that this correlation between the amplitude of seismic tremor and tidal cycles developed only in the three months before this eruption.

Earth’s tides rise and fall daily due to the gravitational tug of the moon as the Earth rotates.

In full and new moons, the lunar gravitational pull lines up with that of the sun, which makes the daily tidal bulges a little larger during those moon phases. During the first and third-quarter moons, the daily tidal bulge is slightly smaller. While tides are generally thought of as rising and falling waters, gravitational stresses can also affect the planet’s solid crust. A lot of research has been focused on whether or not tidal forces can trigger eruptions, but there is no definitive evidence that they do.

The Mt Ruapehu researchers wanted to take a different angle with their study and look at whether there was some detectable signal associated with tidal forces that could tell us something about a volcano’s criticality. The researchers chose to study Ruapehu partly because its activity has been closely monitored for years by GNS Science, and were particularly interested in data from seismic sensors located near the crater.

The team worked through 12 years of seismic data, looking for any period when the seismicity was correlated with lunar cycles. They found that for most of that period, there was no correlation between tremor and lunar cycles, except the three months before 2007’s phreatic eruption. While the fluctuations in seismic amplitude were subtle, the strength of the correlation to the tidal cycle was as strong as 5 sigma, meaning that the probability that pattern arose by chance was about one in 3.5 million.

To understand how tidal forces may have been affecting Ruapehu during those three months, the researchers used a model of seismic tremor that they had developed previously. It suggested that when the pressure of the gas pocket beneath the volcano reaches a critical level — a level at which a phreatic eruption was possible — the differing stresses associated with changing tidal forces were enough to change the amplitude of tremor. They are persuaded it was what happened in 2007. When the pressure in the system became critical, it became sensitive to the tides. The scientists were able to show that the signal was detectable. They would like to collect more data from other eruptions and other volcanoes to see if the tidal signal showed up elsewhere.

As I put it above, New Zealand scientists expressed doubts about the results of the study and explained that many seismic parameters were missing. One NZ researcher said that « the paper considers the mechanism to be one of gas trapping driven by changes in rock permeability, but doesn’t directly address the strength of this rock […] With only two events addressed by the paper – and one of them not « predicted » by the model – I am not confident that it would have any predictive value. »

Source: New Zealand Herald.

I was interested in this study as I have myself made observations about the possible correlation between atmospheric pressure and Strombolian activity. You will find an abstract of this study in the left-hand column of this blog.

Photos: C. Grandpey

Des volcans boucliers sur la Lune? // Shield volcanoes on the Moon ?

L’avènement de nouvelles technologies de haute précision, comme la topographie haute résolution, a conduit les scientifiques à réexaminer des domaines et des processus admis jusqu’à présent, et à les interpréter parfois différemment. C’est le cas de la science qui entoure la Lune. La 42ème Conférence sur la Science Lunaire et Planétaire qui s’est tenue en novembre 2017 à Houston (Texas) a mis en lumière de nouvelles approches scientifiques sur l’histoire et les processus lunaires.
Les dernières études portent sur les volcans boucliers. Que ce soit Olympus Mons sur Mars (avec 600 kilomètres de large et 27 km de haut) ou ceux sur Vénus, les volcans boucliers ont toujours été considérés comme une expression du volcanisme sur tous les corps rocheux du système solaire; toutefois, la Lune faisait figure d’exception. Les volcans boucliers que l’on peut observer sur Terre varient de quelques kilomètres à plus de 200 km pour la Grande Ile d’Hawaï, si on considère les édifices hawaiiens jusqu’à leur base sur le fond de l’Océan Pacifique.
Les volcans boucliers présents sur Mars, Vénus et sur Terre semblaient absents sur la Lune. Avant que les astronautes d’Apollo 11 visitent le Mer de  la Tranquillité – Mare Tranquillitatis – en 1969, les scientifiques ont toujours interprétés ces étendues sombres – ou maria – sur la Lune comme des plaines dont la surface était le produit de l’activité volcanique. Beaucoup de ces caractéristiques volcaniques tendent à se regrouper dans les provinces concentrées à l’ouest.
Les roches qui composent les mers lunaires sont des basaltes, le type le plus commun de roches ignées observé dans le système solaire. Sur Terre, le magma qui les génère présente une très faible viscosité. Sur la Lune, les maria ont été formées à partir d’éruptions qui ont émis d’importants volumes de lave fluide qui se sont épanchés sur des centaines de kilomètres. Ici et là à l’intérieur de ces anciennes mers lunaires, on observe de nombreuses petites structures volcaniques qui étaient considérées auparavant comme la seule manifestation volcanique à partir d’une bouche centrale sur la Lune.
Lorsque la topographie de la Lune a été cartographiée pour la première fois grâce à l’altimétrie laser en 1994, on a distingué des ensembles de nombreux petits volcans présents sur des points élevés quasi-circulaires, avec un faible relief, et en forme de bouclier. Les scientifiques ont constaté que ces grandes ondulations topographiques sont constituées de lave basaltique et présentent des concentrations de structures volcaniques. Une telle structure sur Vénus ou Mars est classée comme volcan bouclier; par conséquent, ces structures semblables sur la Lune sont interprétées comme étant, elles aussi, des volcans boucliers. Sept de ces grandes structures ont été découvertes sur la Lune. Elles ont des diamètres de 66 à près de 400 kilomètres et de 600 à plus de 3200 mètres de hauteur. De telles tailles et formes rappellent fortement les grands volcans boucliers sur Terre, Vénus et Mars. Les pentes de ces volcans sont très faibles, généralement de quelques degrés, comme c’est le cas pour des structures façonnées par de la lave très fluide. Ces volcans boucliers lunaires présentent également des dômes et des cônes, ainsi que des caractéristiques d’effondrement que l’on rencontre sur les volcans boucliers terrestres.
Bien que les scientifiques restent persuadés que ces structures lunaires sont des volcans boucliers, cette nouvelle interprétation ne saurait être définitive. En effet, contrairement à la plupart des volcans boucliers sur les autres planètes, aucun des volcans boucliers lunaires n’a de caldeira. Il faut toutefois noter que de nombreux volcans de ce type, en particulier ceux de Vénus, ne montrent pas, eux non plus, de caldeira centrale. De plus, alors que la preuve de la présence de certains volcans boucliers sur la Lune, tels que les Marius Hills, est assez convaincante, la présence des autres n’est pas aussi claire. Le plus grand édifice identifié, le volcan bouclier de Cauchy, possède la forme topographique adéquate et montre de nombreux petits cônes, fractures et bouches éruptives, mais les données de mesure à distance laissent supposer que l’épaisseur de la lave dans la Mare Tranquillitatis est relativement mince, ce qui pourrait signifier le Cauchy n’est pas un amoncellement de lave aussi épais qu’à Marius Hills. Les scientifiques continuent de penser que le Cauchy est un volcan bouclier, mais reconnaissent que cette interprétation est provisoire et ils continueront à étudier ces structures énigmatiques pour mieux comprendre leur histoire.
Source: Air and Space.

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The advent of new, high-precision data (high resolution topography) has led scientists to re-examine areas and processes long thought understood and sometimes come to different interpretations. This is the case with lunar science.  The 42nd Lunar and Planetary Science Conference held in November 2017 in Houston highlighted new scientific findings about the history and processes of the Moon.

The latest studies are about shield volcanoes on the Moon. From the giant Olympus Mons shield on Mars (600 kilometres across and 27 km high) to the large volcanoes of Venus, shield-building was thought to be a common expression of volcanism on all rocky Solar System bodies; the Moon appeared to be a conspicuous exception. Earth’s shield volcanoes range in size from a few to more than 200 km for the Big Island of Hawaii, the extent of its base on the sea floor beneath the surface of the Pacific Ocean.
The large-scale shield volcanoes so prominent on Mars, Venus and Earth were believed to be absent on the Moon.  Before the Apollo 11 astronauts visited Mare Tranquillitatis in 1969, scientists understood that the dark seas – or maria – of the Moon were volcanic lava plains, surface features created by volcanic activity.  Many of these small volcanic features tend to be clustered in provinces concentrated on the western near side.
Rocks from the maria are basalts, the most common type of igneous rock in the Solar System.  On Earth, when such rocks are molten, the resulting magma has a very low viscosity. On the Moon, the maria formed as massive high-volume eruptions built up stacks from the thin, fluid flows which extended for hundreds of kilometres.  Scattered within the ancient maria are numerous small volcanic structures, previously believed to be the only manifestation of central-vent volcanism on the Moon.
When the Moon’s topography was mapped for the first time with laser altimetry in 1994, it showed clusters of many small volcanoes occurring on topographic highs that are quasi-circular, with low relief and shield-shaped. Scientists found that these large shield-shaped topographic swells are made of basaltic lava and display concentrations of volcanic features.  Such a structure found on Venus or Mars would be classified as a shield volcano; therefore, these features on the Moon are interpreted as shield volcanoes.  Seven of these large structures have been discovered on the Moon, ranging in size from 66 to almost 400 kilometres in diameter and from 600 to over 3200 metres in height.  Such sizes and shapes are very similar to large shields on Earth, Venus and Mars.  The average slopes on these volcanoes are very low, typically less than a few degrees, as would be expected for structures made from very fluid lava.  These lunar shields display abundant volcanic features, including domes and cones, and collapse features which are all common morphologies in terrestrial shield volcanoes.
Although scientists believe these features are shield volcanoes, this new interpretation is not without some difficulties.  Unlike most shield volcanoes on the other planets, none of the lunar shields has a caldera. However, many shields, especially those on Venus, likewise do not show central calderas.  Additionally, while evidence for some lunar shields such as the Marius Hills is pretty convincing, the evidence for others is not as clear.  The largest feature that was identified, the Cauchy shield, possesses the correct topographic shape and has numerous small cones, rilles, and vents on it, but remote sensing data suggest that the lava thickness in eastern Mare Tranquillitatis is relatively thin, which might mean that Cauchy is not a thick stack of lava as Marius appears to be.  Scientists still think that Cauchy is a shield volcano, but acknowledge that this interpretation is tentative and they will continue studying these enigmatic features to better understand their history.

Source: Air and Space.

Mauna Loa (Hawaii): un superbe exemple de volcan bouclier (Photo: C. Grandpey)

Vue du sommet du Mauna Loa (Crédit photo: USGS)