La surface de la Lune

L’atmosphère de la Lune est très ténue, avec seulement quelques traces de gaz rares comme l’argon, le néon ou l’hélium. La gravité de notre satellite est en effet trop faible pour retenir une atmosphère significative et le vent solaire a depuis longtemps balayé les quelques traces résiduelles.

Cette absence d’atmosphère est responsable d’une très grande amplitude thermique, la température passant de -170 degrés Celsius sur la face nocturne à 120 degrés sur la face exposée au Soleil.

Le champ magnétique de la Lune est très faible et fortement variable suivant la région considérée. L’analyse des roches lunaires a cependant révélé que la Lune a connu un champ plus fort à une époque où son noyau de fer était liquide et en rotation. Ce champ a cependant presque entièrement disparu car le noyau s’est finalement refroidi et solidifié.

Les cratères

La surface de la Lune nous est bien connue aujourd’hui. Les sondes en orbite l’ont cartographiée de façon très précise et une analyse détaillé de ses roches a été effectuée, soit sur place par quelques sondes, soit sur Terre grâce aux échantillons retournés.

Les deux éléments qui caractérisent la surface lunaire sont la présence d’une multitude de cratères de toutes tailles et celle d’immenses étendues sombres, appelées les mers lunaires.

Harrison Schmitt

L’astronaute et géologue Harrison Schmitt lors de la mission Apollo 17 en 1972. Crédit : NASA

Depuis la Terre, plusieurs dizaines de milliers de cratères d’un diamètre supérieur au kilomètre sont visibles. Les sondes ont quant à elles révélé des millions de cratères de plus petite taille.

L’origine des cratères a très longtemps suscité un débat entre adeptes d’une origine volcanique et partisans d’une origine météoritique, mais c’est finalement cette dernière option qui a été retenue dans la majorité des cas.

Des cratères de toutes tailles sont présents car aucune atmosphère n’empêche les petites météorites d’atteindre le sol. De plus, la surface lunaire n’est soumise ni à l’érosion, ni à la tectonique des plaques, et ces cratères ont donc des milliards d’années devant eux.

Les mers

L’observation rapprochée des mers a montré que ce nom était totalement impropre puisqu’il s’agit simplement de grandes étendues de roche sombre. Leur taille est impressionnante, la plus grande mer atteignant un diamètre de plus de 1100 kilomètres.

L’origine des mers est à rechercher dans l’histoire de la Lune. Notre satellite est né il y a 4,6 milliards d’années comme les autres corps du système solaire. Pendant les 800 premiers millions d’années, il fut soumis à un intense bombardement météoritique qui couvrit de cratères la surface solide tout juste formée. En particulier, les plus grands impacts donnèrent naissance à d’immenses plaines.

Il y a 3,8 milliards d’années, la plupart des petits corps du système solaire avaient été capturés par des planètes et l’intensité du bombardement diminua, laissant la place à quelques impacts sporadiques.

Pendant les 800 millions d’années qui suivirent, la Lune fut le siège d’une grande activité interne. La chaleur dégagée par la désintégration de noyaux radioactifs contenus dans les roches provoqua la fusion des roches présentes sous la surface.

Celles-ci remontèrent alors sous forme de lave et vinrent remplir les immenses plaines. C’est ainsi que se formèrent les mers, dont la couleur sombre est due à la nature de leurs roches.

Pendant les trois derniers milliards d’années, l’activité interne ou météoritique a été très faible, comme en témoigne la surface des mers qui est très peu cratérisée.

Notons que la face cachée est presque totalement dépourvue de mers. Ceci est dû au fait que la croûte y est plus épaisse et a pu empêcher la lave de remonter vers la surface.

La structure interne

Les sismographes placés à la surface de la lune ont détecté quelques secousses internes très faibles. La plupart sont probablement dues à des déformations du globe lunaire sous l’action de la gravité de notre planète. D’autres sont causées par des impacts météoritiques. Certaines ont été créées artificiellement lors de missions américaines en laissant chuter sur la surface des étages de fusée.

L’analyse de toutes ces secousses a permis d’estimer la structure interne de la Lune. Elle a montré que notre satellite est couvert d’une écorce épaisse de 60 kilomètres sur la face visible et de 100 kilomètres sur la face cachée. En dessous se trouve un manteau épais de plus de 1100 kilomètres. Enfin, au centre se trouve un petit noyau d’environ 700 kilomètres de diamètre.

Les poussières et roches lunaires

On trouve à la surface de la Lune deux composants différents : roches et poussières. Une analyse très précise des roches lunaires a été rendue possible par le retour sur Terre de près de 400 kilogrammes d’échantillons.

Les roches sont de tailles très diverses et se classent en deux catégories principales. Les mers sont ainsi formées de basalte, une roche sombre similaire à la lave terrestre, alors que les autres régions contiennent de l’anorthose, une roche claire formée de silicates et contenant beaucoup de calcium et d’aluminium.

A la surface, on trouve une couche de poussière épaisse de plusieurs centimètres. Cette poussière, principalement constituée de débris de roches, apparaît grisâtre ou brunâtre selon l’éclairage. Elle se forme sous l’effet de l’incessant bombardement de micrométéorites ou de particules du vent solaire, ainsi que des fortes variations de température qui font éclater les roches.

Directement sous la couche de poussière, on trouve une strate de roches brisées, avec une épaisseur d’une dizaine de mètres. Pour éviter d’appeler ce matériau de la terre, on l’appelle le régolite.