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La Lune, satellite naturel de la Terre - Partie 1
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La Lune est l’unique satellite terrestre naturel. C’est en partie grâce à elle que l’homme a les yeux rivés vers le ciel depuis des millénaires … Source de phantasmes et de craintes, vouée de cultes séculaires, souvent perçue comme une déesse, elle fascine depuis la nuit des temps. Les romains l’appelaient « Luna », les grecs « Selene » ou « Artemis » … De nombreuses mythologies l’ont aussi baptisée différemment.
Bien que n’étant pas une planète du système solaire, il n’est pas imaginable d’étudier en détail celui-ci sans s’intéresser de près à la Lune.
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L'origine de la Lune
Avant de détailler les caractéristiques physiques et physionomiques de la Lune, commençons tout d’abord par essayer de comprendre l’essentiel : l’origine de la Lune.
Lors des différentes missions d’exploration lunaire Apollo, quelques 362 kg de roches ont été prélevées et ramenées sur Terre. La plupart des connaissances actuelles sont le résultat des analyses de ces échantillons. Aujourd’hui encore, elles sont toujours activement étudiées par les scientifiques.
Le seule certitude qui ressort de ces analyses, c’est l’âge des pierres (entre 4.6 et 3 milliards d’années). Une chose est donc sûre, la Lune a été formée en même temps que notre planète, ainsi que toutes les autres planètes du système solaire. Cependant, on constate que depuis, de par les différences physionomiques entre les deux, le processus de formation a été totalement différent. Par exemple, la Lune est dépourvue d’eau et d’atmosphère, ce qui peut être un avantage pour l’étude du sol primitif et des cratères, mais ces facteurs seraient pourtant indispensables pour la bonne connaissance de sa composition.
Autant le dire tout de suite, la question de l’origine de la Lune n’a toujours pas de réponse catégorique et elle reste donc ouverte. On a néanmoins quelques éléments de réponses à disposition, ainsi que des pistes semblant plus plausibles aux yeux de la communauté scientifique que d’autres.
Suite aux premières études des échantillons lunaires, trois théories étaient alors proposées pour expliquer la formation de notre satellite :
Théorie de la co-accrétion
Théorie disant que la Lune et la Terre se sont parallèlement formées, en même temps, lors de la phase d'accrétion à partir de la nébuleuse primitive du système solaire.
Théorie de la capture
Cette théorie spécule que la Lune s’est formée ailleurs dans le système solaire (satellite d’une autre planète ou bien 10ème planète trop petite) et qu’elle a été capturée par la force d’attraction de la Terre.
Théorie de la fission
Théorie postulant que la Terre tournait si vite sur elle-même qu’elle s’est aplati sur son équateur, par la force centrifuge, tant et si bien qu’elle se divisa en deux parties, la plus petite formant la Lune.
Ces trois théories sont aujourd’hui plus ou moins obsolètes. Une quatrième théorie a aujourd’hui les faveurs des astronomes :
Théorie de l'impact
C’est la thèse la plus probable. La Terre aurait été percutée de plein fouet par un énorme corps planétaire, approximativement de la taille de Mars et composé de fer, de nickel et d’un manteau de silicates. La Lune se serait alors formée par phénomène d’accrétion, à partir des roches en fusion éjectées dans l’espace à la suite de l’impact. Cette théorie possède encore quelques zones sombres, mais elle est néanmoins très largement acceptée aujourd’hui. Dans cette hypothèse, la Terre se serait approprié le noyau de la proto-Lune, celui-ci s’arrachant de la Lune (en en laissant peut-être un petit morceau) et fusionnant avec le noyau terrestre. Seuls les matériaux rocheux formant le manteau se seraient alors agglomérés … Cette hypothèse a l’avantage d’expliquer l’importante différence de densité entre les deux corps, ainsi que la différence sensible de présence du fer dans la composition respective des deux corps : 33% pour la Terre, seulement 4% pour la Lune (pourcentage en terme de masse, observation faite en 1998 par la sonde Lunar Prospector).
Il existe une variante dans cette théorie qui semble également très plausible. Le corps rocheux n’aurait pas percuté la Terre de plein fouet, car celle-ci se serait alors semble-t-il désintégré sous la violence du choc, mais il l’aurait frôlé de si près (au-delà de la « limite de Roche ») que la force de marée exercée aurait arraché un énorme morceaux de la croûte terrestre à la jeune Terre encore si malléable.
Le grand bombardement météoritique
Accrétion et formation de la Lune
Ainsi, suite à la collision, c’est logiquement la phase d'accrétion des débris qui prit le relais. Tout d’abord ces débris se répartirent autour de la Terre, formant une coquille, puis la Terre fut alors entourée d’un anneau semblable à ceux des planètes gazeuses, difficile à imaginer n’est-ce pas ? Plus tard, l’énergie et la chaleur déployées par l'accrétion des roches provoquèrent une fusion des couches extérieures, jusqu’à une profondeur de plusieurs centaines de kilomètres. Quand toute la matière fut assemblée, seulement une dizaine d’années après l’impact (ce qui est incroyablement court !) la Lune pris alors sa taille et sa forme définitive, et commença à se refroidir. Comme dans tout corps, la force de gravité précipita les éléments les plus lourds vers le centre, laissant les plus légers en surface.
Pluie de météorites
Très peu de temps après le durcissement de l’écorce lunaire, celle-ci fut bombardée par une pluie de millions de météorites, de toutes tailles, un véritable cataclysme provoquant les cratères que nous connaissons aujourd’hui. Ce grand bombardement pris fin il y a environ 4 milliards d’années. La matière apportée par tous ces rocs engendra un épaississement sensible de la surface lunaire, fait de débris rocheux et d’une couche de poussière. Les plus gros impacts donnèrent naissance, non pas à des cratères comme on pourrait logiquement le penser, mais aux mers ! Les trous furent si béants qu’ils se remplirent de lave, ce qui explique leur surface plane et lisse (à grande échelle), ainsi que la comparaison que l’on fait avec la mer (ce sont en fait les premiers astronomes qui pensaient que les taches sombres de la Lune étaient des mers, et les surfaces claires des continents).
Les mers, cratères géants
En fait, pour rentrer dans les détails, les plus gros impacts produisirent les bassins des mers ; mais à la même période, la radioactivité des roches se libéra, provoquant un réchauffement interne du globe lunaire. L’énergie déployée fit fondre le manteau jusqu’à près de 200 ou 250 kilomètres sous la surface. On assista alors à de fortes remontées magmatiques et à des épanchements de lave dans les endroits de la croûte fragilisés, donc dans ces jeunes bassins. Ces grands remplissages des mers et des cirques eurent lieu entre 3.8 et 3.1 milliards d’années. Aujourd’hui, la superficie globale des mers lunaires représente 16,9% de la superficie de la surface lunaire. Curieux détail : 31,2% de la surface visible représente les mers, alors que seulement 2,6% de la face cachée de la Lune accueille des mers … En effet, celle-ci est bien plus criblée de cratères que la surface visible car elle est toujours dirigée vers l’espace alors que la face visible est « protégée » des impacts météoritiques par le bouclier terrestre.
Aujourd'hui, un relief très prononcé ...
La surface visible de la Lune est égal à 59% de sa surface totale (ce pourcentage tient compte des oscillations périodiques de la Lune, dites librations, en fait on ne voit jamais plus de 50% de la surface dans le même instant). On estime à environ 300 000 le nombre de cratères de plus d’un kilomètre de diamètre, uniquement sur la surface visible, alors que 254 d’entre eux dépassent 100 km ! Les plus grands peuvent atteindre 200 km de diamètre… Sur la face cachée, la Lune possède le plus gros cratère d’impact de tout le système solaire : Large de 2250 km et profond de 12km !! La Lune possède donc un relief, qui n’a évidemment rien à voir avec le relief terrestre puisqu’il n’y a pas d’activité tectonique sur la Lune, comprenant des crevasses ainsi que des sommets. Le sommet le plus élevé est le mont Leibnz, il mesure 8 200 mètres, soit presque aussi important que le mont Everest, le toit de notre monde. Les chaînes de montagnes se situent généralement en bordure des mers, elles sont les vestiges des gigantesques cratères qu’elles recouvrent.
Tout le monde s’est un jour demandé pourquoi les mers avaient une couleur si sombre, par rapport au reste de la surface. L’explication est dans leur composition chimique. Les mers sont faites de laves basaltiques riches en fer, magnésium et titane. Les roches, plus claires, sont essentiellement constituées de calcium et d’aluminium.
La Lune est considérée comme morte, ou du moins inerte, depuis le dernier de ces épanchements de lave, il y a plus de trois milliards d’années. Cependant, la Lune a depuis toujours connu de nouveaux impacts météoritiques, de moindre importance bien sûr, mais qui modifièrent sensiblement son visage depuis lors. Par exemple, Copernic (800 millions d’années) et Tycho (100 millions d’années), sont les plus spectaculaires avec les longues traînées de matières éjectées qui partent du point d’impact.
