Détermination de la structure intérieure de la Lune par inversion conjointe des données sismiques et des contraintes minéralogiques/évolution thermique.

La structure interne de la Lune est crucial pour comprendre sa formation, son évolution et sa composition globale. Déterminer la profondeur de l’interface croûte-manteau est particulièrement important pour répondre à ces questions. Les expériences sismiques passives d’Apollo fournissent un ensemble de données précieux pour étudier la pro-fondeur du Moho lunaire. Cependant, l’exploitation et l’analyse des données sismiques d’Apollo, souvent contaminées, sont difficiles, ce qui limite le nombre de séismes lu-naires utilisables et échantillonne de manière sporadique l’intérieur lunaire. De plus, la forte diffusion des ondes sismiques dans le sous-sol lunaire a empêché la détection de phases secondaires non ambiguës (comme les phases de réflexion ou de conver-sion), ne laissant que les temps d’arrivée des ondes P ou S directes disponibles. Par conséquent, déterminer la profondeur du Moho est difficile, et les études précédentes montrent des incertitudes relativement importantes dans leurs résultats.

D’autre part, les données obtenues par la mission Gravity Recovery and Interior Labo-ratory (GRAIL) et la mission Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), menées après l’ère Apollo, nous permettent de mieux contraindre l’épaisseur crustale globale de la Lune. Bien que ce modèle d’épaisseur crustale fournisse une grande précision des varia-tions latérales, les données nécessitent encore des points d’ancrage pour contraindre l’épaisseur crustale moyenne. En général, l’épaisseur détectée sismiquement en des lieux uniques peut jouer ce rôle.

De plus, des variations significatives dans l’épaisseur de la croûte sont susceptibles de provoquer des différences dans la température du manteau sous-jacent. L’intégra-tion d’un modèle thermodynamique détaillé avec des effets d’équilibre de phase peut offrir des contraintes supplémentaires dans les études des variations de vitesses sis-miques du manteau supérieur. Ce modèle thermique peut bénéficier des contraintes des données sismiques et gravimétriques, fournissant ainsi une structure de vitesse 3D détaillée du manteau lunaire.

Pour étudier l’épaisseur de la croûte lunaire, nous utilisons les données sismiques d’Apollo et une approche bayésienne basée sur une méthode de Monte Carlo par chaînes de Markov pour inverser les variations latérales de l’épaisseur crustale lunaire. Nous comparons ensuite le résultat avec l’épaisseur crustale correspondante dérivée par les données gravimétriques de GRAIL. Ces détections sismiques des profondeurs du Moho montrent une bonne cohérence avec les données gravimétriques et aident à ancrer l’épaisseur crustale moyenne globale de la Lune.

Cependant, l’analyse indépendante des données sismiques et gravimétriques ne per-met pas de contraindre la structure détaillée de la croûte lunaire et du manteau supérieur. Nous procédons donc à une inversion conjointe des données sismiques d’Apollo, des données topographiques de LRO, des données gravimétriques de GRAIL et des contraintes thermiques pour déduire la structure détaillée de l’intérieur lunaire. Nous avons utilisé un modèle crustal en trois couches ainsi qu’un modèle de vitesse du manteau 3D dérivé d’un modèle thermique. Cette approche nous a permis de mieux contraindre la structure de la croûte lunaire et du manteau supérieur par rapport aux études précédentes.