Que nous apprennent les taches et les cratères de la Lune ?
Les zones claires et sombres de la Lune, ainsi que ses nombreux cratères, ne sont pas de simples marques. Les régions claires conservent une partie de l’ancienne croûte lunaire, tandis que les régions sombres gardent la lave qui s’est écoulée après d’immenses impacts. Comme la pluie, le vent et les mouvements actifs de plaques sont presque absents, ces traces s’effacent difficilement et nous permettent encore de lire des événements très anciens.
Cela ne signifie pas que la Lune est un monde complètement figé. De petites roches spatiales continuent de frapper sa surface, et son intérieur se refroidit et se contracte, provoquant aussi des séismes lunaires. La présence, sur un même sol, de traces anciennes et de petits changements actuels fait de la Lune une archive exceptionnelle.
Pourquoi la Lune nous montre-t-elle presque toujours la même face ?
La Lune tourne sur elle-même en environ 27 jours et met presque le même temps à faire le tour de la Terre. Comme ces deux périodes coïncident, un de ses hémisphères reste orienté vers notre planète. Ce phénomène s’appelle la rotation synchrone, ou verrouillage gravitationnel. Si nous voyons toujours la même face, ce n’est donc pas parce que la Lune ne tourne pas.
La face cachée, invisible depuis la Terre, reçoit elle aussi la lumière du Soleil et connaît le jour et la nuit. L’expression « face sombre » ne décrit pas sa luminosité réelle. Après les premières photographies prises par la sonde soviétique Luna 3 en 1959, plusieurs orbiteurs ont cartographié en détail cette face, plus cratérisée et dotée d’une croûte plus épaisse que la face visible.
- Environ 384 400 km la distance moyenne entre la Terre et la Lune
- Environ 27 jours la période de rotation de la Lune et sa période de révolution autour de la Terre
- Environ 1/6 de celle de la Terre la gravité ressentie à la surface de la Lune
- 382 kg de roches et de sol lunaires rapportés par les astronautes d’Apollo
Pourquoi les zones claires et sombres sont-elles différentes ?
L’explication la plus largement admise veut que la Lune se soit formée il y a environ 4,5 milliards d’années à partir de matière projetée lorsqu’un grand corps a percuté la jeune Terre. La Lune nouvellement formée était en grande partie fondue. En refroidissant, les minéraux plus légers et plus clairs sont remontés et ont constitué la première croûte. Les hautes terres lumineuses, aujourd’hui couvertes de cratères, conservent une partie de cette ancienne croûte. Les détails précis de l’impact restent étudiés à l’aide d’échantillons et de modèles.
Plus tard, des impacts gigantesques ont creusé de vastes bassins peu profonds. Une sombre lave basaltique est remontée de l’intérieur de la Lune, a rempli certains bassins puis s’est solidifiée en plaines. Les anciens observateurs pensaient que ces régions ressemblaient à des étendues d’eau et les ont appelées « mers ». Les mers lunaires ne sont pourtant pas de l’eau, mais de la lave solidifiée.
La surface lunaire est ancienne non parce qu’il ne s’y est rien passé, mais parce qu’il n’y avait presque ni pluie ni vent pour effacer les traces de ces nombreux événements.
Comment les scientifiques lisent-ils le temps lunaire ?
En général, un terrain qui porte davantage de cratères est plus ancien, tandis qu’une plaine de lave moins cratérisée a été recouverte plus tard. Les photographies seules ne donnent toutefois pas un âge précis. Les six missions d’alunissage Apollo ont rapporté 2 196 échantillons, soit 382 kg de roches et de sol. Leur mesure en laboratoire a permis d’associer des âges chiffrés aux terrains observés sur les images.
Ces échantillons sont encore analysés avec de nouveaux instruments. Ils proviennent cependant tous de six sites proches de l’équateur sur la face visible et ne représentent donc pas uniformément l’ensemble de la Lune. De nouveaux prélèvements de la face cachée ou des régions polaires pourraient préciser la chronologie actuelle, voire en modifier certaines parties.
- Télescopes et photographies comparent la répartition des hautes terres claires, des plaines sombres et des cratères.
- Échantillons d’Apollo révèlent la composition et l’âge des roches et donnent des dates réelles aux terrains photographiés.
- Sismomètres d’Apollo ont enregistré l’intérieur invisible de la Lune et plusieurs types de séismes lunaires.
- L’orbiteur LRO mesure régulièrement le relief, la température et la composition depuis 2009, reliant les anciennes cartes aux changements observés aujourd’hui.
Où se trouve l’eau sur la Lune, et sous quelle forme ?
La Lune n’a ni océans ni rivières, mais elle n’est pas totalement dépourvue d’eau. Des instruments ont détecté de petites quantités de molécules d’eau à l’intérieur de grains de sol éclairés par le Soleil ou fixées à leur surface. Près des pôles lunaires, certains cratères profonds restent longtemps privés de lumière. De la glace d’eau a été confirmée dans ces régions en ombre permanente extrêmement froides.
Cela ne veut pas dire que l’eau est abondante partout sur la Lune. Elle est très dispersée et sa position comme sa forme varient. La profondeur à laquelle la glace est enfouie et la quantité réellement utilisable font encore l’objet de recherches. Il faut donc toujours lire l’affirmation « il y a de l’eau sur la Lune » avec le lieu et la méthode de détection.
Les rares molécules d’eau détectées dans des zones éclairées et la glace accumulée dans les ombres froides des pôles n’occupent pas le même environnement. Ces deux observations ne doivent pas être réunies pour imaginer des lacs ou de vastes nappes de glace.
La Lune change-t-elle encore aujourd’hui ?
L’intérieur de la Lune s’est refroidi et contracté peu à peu pendant très longtemps. À mesure que la croûte devait tenir dans un espace plus petit, des failles se sont formées là où un bloc de terrain a été poussé sur un autre, créant de faibles escarpements. Les scientifiques estiment que le diamètre de la Lune a diminué d’environ 50 m au cours des dernières centaines de millions d’années et pensent qu’elle pourrait encore se contracter lentement.
Les séismes lunaires n’ont pas une cause unique. La gravité terrestre peut tirer sur l’intérieur de la Lune, le fort écart de température entre le jour et la nuit peut dilater puis contracter les roches de surface, et les impacts de météorites produisent aussi des vibrations. Une faille peut également bouger brusquement après le refroidissement et la contraction internes, déclenchant un séisme lunaire peu profond. Observés ensemble, les anciens cratères et les failles plus jeunes montrent que la Lune conserve son passé tout en ajoutant de nouvelles traces à un rythme très lent.