Les déformations de la lune vues depuis des observations au sol laser lune et avec l'altimétrie spatiale – LDLR

Ce projet a pour de combiner le plus large échantillonnage de données altimétriques laser (LA) obtenues par la sonde LRO et de données de télémétrie laser lune (LLR) obtenues depuis le sol pour obtenir une meilleure compréhension des mécaniques de déformation de marées sur la Lune.
La connaissance de la structure interne de la Lune impose des contraintes strictes sur sa formation et, en définitive, sur l'évolution du système Terre-Lune. Les mesures de la déformation de la Lune aux marées résultant du champ gravitationnel de la Terre fournissent des preuves uniques de son fonctionnement interne et peuvent être obtenues à partir d'engins spatiaux en orbite et d'observations terrestres. De plus, la dynamique de la Lune est la plus précise jamais réalisée dans le système solaire grâce au déploiement de retro-reflecteurs laser sur sa surface, permettant une précision centimétrique au cours des 40 dernières années. Une telle précision nécessite une modélisation très précise de son orbite mais également de sa rotation, induisant une modélisation unique de la structure interne pour un objet différent de la Terre. Ce projet vise à synthétiser un grand nombre d’observations et de modélisations acquises à partir de la télémétrie laser terrestre (LLR) et de l’altimétrie laser (LA) sur orbite, afin d’obtenir une détermination cohérente et améliorée de la déformation de la Lune induites par les marées.
Or les déformations planétaires sont caractérisées par des quantités a-dimensionnelle, les nombres de Love, quantifiant la déformation horizontale et verticale pour (h,l) et la réponse gravitationnelle du corps à un potentiel de degré n pour k. Estimer ces nombres de Love est donc un moyen de modéliser la déformation d'un objet planétaire et, par conséquent, de contraindre la dissipation en particulier dans le système Terre-Lune. Via les nombres de Love est de plus possible d'introduire des comportements élastiques et visco-élastiques de la croute et du manteau et des asymétrie dans la distribution de masse dans la croute.
Ce projet repose sur l'association de l'expertise en altimétrie laser de l'équipe DLR et de celle de l'équipe INPOP, expert en analyse de données LLR et en construction d'éphémérides planétaires et lunaires.
Les étapes suivantes seront suivies: i) amélioration de l'analyse des données LA en tenant compte des améliorations de la détermination de l'orbite de la sonde (dans notre cas, LRO) et de l'utilisation de différentes modeles de rotation des éphémérides INPOP et de nombres de Love élastiques, visco-élastiques et incluant une asymétrie de l'épaisseur de la croute dans les procédure d'analyse des données LA. Ce faisant, on évaluera la sensibilité de l'algorithme d'analyse de données LA aux hypothèses de structure interne. ii) Dans les modèles de rotation d' INPOP, on ajoutera plus de complexité à la modélisation des marées en introduisant des nombres de Love d'ordres élevés et des nombres de Love viscoélastiques et incluant 'hétérogénéité spatiale de la croûte fournis par notre nouveau modèle de déformation.
Les résultats attendus seront i) une meilleure description de la déformation de la Lune due aux marées et de la dissipation pour le système Terre-Lune, ainsi qu’une meilleure contrainte sur la rhéologie viscoélastique de la Lune et une meilleure prise en compte de l’asymétrie latérale de l’épaisseur de la croûte détectée par GRAIL ii) la mise au point d’une méthode permettant de contraindre avec précision la structure interne de toute planète à l’utilisation d’observations haute précision de LA. Ce résultat final ouvrira de nombreuses applications possibles pour les missions spatiales telles que Bepi-Colombo, JUICE ou les futures missions de Mars.