La Lune

La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre. Suivant la désignation systématique des satellites, la Lune est appelée Terre  ; cependant en pratique cette forme n'est pas utilisée. Elle est le cinquième plus grand satellite du système solaire, avec un diamètre de3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la Lune est de 384 467 km3.

Moon farside lro 5000                                   Moon nearside lro 5000 2

     Face cachée de la Lune                                                  Face visible de la Lune

La Lune est le premier et le seul objet non terrestre visité par l'homme. Le premier à y avoir marché est l'astronaute Neil Armstrong le21 juillet 1969. Après lui, onze autres hommes ont foulé le sol de la Lune, tous membres du programme Apollo.

Formation et évolution

L’origine de la Lune est au cœur d’un débat scientifique. Plusieurs modèles de formation ont été historiquement évoqués10:

la coaccrétion de la matière originelle du Système solaire (théorie de la « Lune sœur de la Terre » d'Édouard Roche en 1873),
la fission d’une partie de la Terre par l’énergie centrifuge (théorie de la « Lune, fille de la Terre », hypothèse de fission progressive proposée parPierre-Simon de Laplace en 1796, modèle de fission brusque et précoce élaboré entre 1879 et 1882 par George Darwin),
la capture d’un astéroïde (théorie de la « Lune cousine de la Terre » de Thomas Jefferson Jackson See en 1909). Étant donné l’inclinaison de l’orbite lunaire, il est peu probable que la Lune se soit formée en même temps que la Terre, ou que celle-ci ait capturé la Lune, de même la théorie de la fission a été réfutée par Harold Jeffreys en 1930.

Mais aucune de ces théories ne parvient à expliquer simultanément un certain nombre d'observations qui se sont accumulées durant le xxe siècle12 :

Le constat qu'il n'existe aucune lune massive autour des autres planètes rocheuses du système solaire mène à penser que la formation de la Lune résulte d'un processus inhabituel.
L'inclinaison de l'orbite de la Lune est notable par rapport à celle de la Terre : un scénario de création doit expliquer cette caractéristique.
La densité de la Lune est notablement inférieure à celle de la Terre. Cela implique que la Lune ne possède pas de noyau ferreux.
La Lune s'éloigne progressivement de la Terre. À l'origine, la Lune devait être très proche de la Terre.
Les roches lunaires les plus anciennes atteignent environ 4,5 milliards d'années, un ordre de grandeur similaire à l'âge de la Terre. Les composants de la Terre et la Lune se sont donc formées approximativement en même temps.
La proportion des isotopes de l'oxygène est très similaire dans les roches lunaires et terrestres. Cela suggère que les deux corps se sont formés dans la même région, à l'échelle astronomique. Les autres objets du système solaire ont des proportions différentes.
Les roches lunaires sont presque dépourvues d'éléments volatiles et sidérophiles, et sont riches en matériaux réfractaires. Cela suggère un processus de formation à très haute température.

Impact lune Impact géant ( vue d'artiste)

 

Mond galileo farbig La Lune photographiée par la sonde Galileo    Structure interne page suivante ►►►

Source Wikipedia

Composition et structure interne

Composition 

On considère aujourd’hui que la Lune est un corps différencié : sa structure en profondeur n’est pas homogène mais résulte d’un processus de refroidissement, de cristallisation du magma originel, et de migration du magma évolué. Cette différenciation a résulté en une croûte (en surface) et un noyau (en profondeur), entre lesquels se trouve le manteau. Cette structure ressemble fortement à ce que l'on trouve pour l'intérieur de la Terre, aux dimensions absolues et relatives près, et surtout à la différence essentielle que la Lune est désormais très « froide » et n’est plus active comme l’est encore la Terre (convection, tectonique, etc.).

Après sa formation, il y a environ 4,5 milliards d’années, la surface de la Lune était un océan de magma liquide. Les scientifiques pensent qu’un des types de roches lunaires présent en surface, la norite riche en KREEP, (KREEP pour K-potassium, Rare EarthElements [terres rares], P-phosphore) représente l’ultime évolution de cet océan de magma. Cette « norite KREEP » est en effet très enrichie en ces éléments chimiques que l’on désigne par le terme « d’éléments incompatibles » : ce sont des éléments chimiques peu enclins à intégrer une structure cristalline et qui restent préférentiellement au sein d’un magma. Pour les chercheurs, les « norite KREEP » sont des marqueurs commodes, utiles pour mieux connaître l’histoire de la croûte lunaire, que ce soit son activité magmatique ou ses multiples collisions avec des comètes et d’autres corps célestes.

La croûte lunaire est composée d’une grande variété d’éléments : oxygène, silicium, magnésium, fer, titane, calcium, aluminium, potassium, uranium, thorium et hydrogène. Sous l’effet du bombardement par les rayons cosmiques, chaque élément émet vers l’espace un rayonnement, sous forme de photons gamma, rayonnement dont le spectre (distribution de l’intensité relative en fonction de la longueur d’onde) est propre à l’élément chimique. Quelques éléments sont radioactifs (uranium, thorium et potassium) et émettent leur propre rayonnement gamma. Cependant, quelles que soient les origines de ces rayonnements gamma, chaque élément émet un rayonnement unique, que l’on appelle une « signature spectrale », discernable parspectromètre. Depuis les missions américaines Clementine et Lunar Prospector, les scientifiques ont construit de nouvelles cartes d'abondances (dites géochimiques) des éléments à la surface de la Lune.

Structure interne de la Lune

La croûte lunaire est recouverte d’une couche poussiéreuse appelée régolithe. La croûte et le régolithe sont inégalement répartis sur la Lune. L’épaisseur de régolithe varie de 3 à 5 mètres dans les mers, jusqu’à 10 à 20 mètres sur les hauts plateaux. L’épaisseur de la croûte varie de 0 à 100 kilomètres selon les endroits. Au premier ordre on peut considérer que la croûte de la face visible est deux fois plus fine que celle de la face cachée. Les géophysiciens estiment aujourd’hui que l’épaisseur moyenne serait autour de 35-45 kilomètres sur la face visible alors que jusqu’aux années 2000 ils pensaient unanimement que celle-ci faisait 60 kilomètres d’épaisseur. La croûte de la face cachée atteint, elle, environ 100 kilomètres d’épaisseur maximum. Les scientifiques pensent qu’une telle asymétrie de l’épaisseur de la croûte lunaire pourrait expliquer pourquoi le centre de masse de la Lune est excentré. De même cela pourrait expliquer certaines hétérogénéités du terrain lunaire, comme la prédominance des surfaces volcaniques lisses (Maria) sur la face visible.

Par ailleurs, les innombrables impacts météoritiques qui ont ponctué l’histoire de la Lune ont fortement modifié sa surface, en creusant de profonds cratères dans la croûte. La croûte pourrait ainsi avoir totalement été excavée au centre des bassins d’impact les plus profonds. Cependant, même si certains modèles théoriques montrent que la croûte a entièrement disparu par endroit, les analyses géochimiques n’ont pour le moment pas confirmé la présence d’affleurements de roches caractéristiques du manteau. Parmi les grands bassins d’impact, le bassin Pôle Sud-Aitken, avec ses 2 500 km de diamètre, est le plus grand cratère d’impact connu à ce jour dans le Système solaire.

Selon les données disponibles à ce jour, le manteau est vraisemblablement homogène sur toute la Lune. Cependant, certaines hypothèses proposent que la face cachée comporterait un manteau légèrement différent de celui de la face visible, ce qui pourrait être à l’origine de la différence de croûte entre les deux hémisphères.

De la même manière, peu d’informations sont aujourd’hui disponibles pour contraindre la présence d’un noyau. Les données de télémétrie laser (Lunar Laser Ranging experiment) accumulées depuis les missions Luna et Apollo permettent toutefois aux scientifiques de penser qu’un petit noyau de 300-400 km de rayon est bien présent. Celui-ci est beaucoup moins dense que celui de la Terre (ne contient pas ou très peu de fer) et pourrait être partiellement fluide.

Comparé à celui de la Terre, la Lune a un champ magnétique très faible. Bien que l’on pense qu’une partie du magnétisme de la Lune est intrinsèque (comme pour une bande de la croûte lunaire appelé Rimae Sirsalis), la collision avec d’autres corps célestes pourrait avoir donné certaines des propriétés magnétiques de la Lune. En effet, une vieille question en science planétaire est de savoir si un corps du Système solaire privé d’atmosphère, tel que la Lune, peut obtenir du magnétisme à la suite d'impacts de comètes et d’astéroïdes. Des mesures magnétiques peuvent également fournir des informations sur la taille et la conductivité électrique du noyau lunaire, données qui aident les scientifiques à mieux comprendre les origines de la Lune. Par exemple, si le noyau contient plus d’éléments magnétiques (tels que le fer) que ceux qui existent sur la Terre, l’hypothèse de l’impact perd de la crédibilité.

La Lune a une atmosphère très ténue. Une des sources de cette atmosphère est le dégazage, c’est-à-dire le dégagement de gaz, par exemple le radon, en provenance des profondeurs de la Lune. Une autre source importante est le gaz amené par le vent solaire, qui est brièvement capturé par la gravité lunaire.

Mond galileo farbig La Lune photographiée par la sonde Galileo 

Mond galileo farbig

Date de dernière mise à jour : 14/07/2015

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