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Lune

Introduction

Lune
La Lune
Caractéristiques orbitales
Demi-grand axe 384 400 km
Périapside 363 300 km
Apoapside (L'apoapse, apoapside, apside supérieure ou apocentre est le point de l'orbite d'un objet céleste où la distance est maximale par rapport au foyer de l'orbite.) 405 500 km
Excentricité (Cet article décrit l'excentricité en mathématiques et en psychologie.) 0,054 90
Période de révolution sidérale (La période de révolution, est le temps mis par un astre pour accomplir sa trajectoire, ou révolution, autour d’un autre astre. Comme une planète autour du...) 27,3217 j
(27 j 7 h 43 min 11,5 s)
Période synodique (La période synodique d'une planète est le temps mis par cette planète pour revenir à la même configuration Terre-planète-Soleil, c'est-à-dire à la même place dans le ciel par rapport au Soleil, vu de la Terre. Cette...) 29,53 j
(29 j 12 h 44 min 12,8 s)
Inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de référence (généralement le plan de l'écliptique, c'est-à-dire le plan...) au plan de l’équateur terrestre varie entre
28,58° et 18,28°
Inclinaison à l’écliptique (L'écliptique est le grand cercle sur la sphère céleste représentant la trajectoire annuelle du soleil vue de la Terre. Plus précisement, il s'agit de...) 5,145° (5°8′24″)
Catégorie Satellite naturel (Un satellite naturel est un objet qui orbite autour d'une planète ou d'un autre objet plus grand que lui-même et qui n'est pas d'origine humaine, par opposition aux...)
de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...)
Caractéristiques physiques
Rayon équatorial 1 737,4 km
Diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la...) équatorial 3 474,6 ± 0,06 km
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution...) 7,349×1022 kg
Masse volumique (Pour toute substance homogène, le rapport de la masse m correspondant à un volume V de cette substance est indépendante de la quantité choisie : c'est une...) 3,344×103 kg/m3
Gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...) 1,62 m/s2
Période de rotation (La période de rotation désigne la durée mise par un astre (étoile, planète, astéroïde) pour faire un tour sur lui même. Par exemple, la Terre a une période de rotation...) Synchrone
Albédo (L'albédo est le rapport de l'énergie solaire réfléchie par une surface sur l'énergie solaire incidente. On utilise une échelle graduée de 0 à 1, avec 0 correspondant au noir, pour un corps avec aucune réflexion, et 1 au miroir parfait, pour un...) 0,12
Température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) de surface
  • maximale
  • moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble...)
  • minimale

396 K (123 °C)
196 K (-77 °C)
40 K (-233 °C)

Vitesse de libération (La vitesse de libération (aussi appelée vitesse d'évasion, vitesse parabolique, vitesse de fuite, ou vitesse d'échappement, en anglais escape velocity) d'une planète est la vitesse qui, si elle est...) 2,37 km/s
Atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :)
Pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) 3×10-10 Pa

La Lune est l'unique satellite (Satellite peut faire référence à :) naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite (Satellite peut faire référence à :) du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui...) avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la Lune est de 384 400 km (soit un peu plus d'une seconde-lumière), c'est-à-dire environ trente fois le diamètre terrestre. La Lune s'éloigne de 3,8 centimètres par an de la Terre. Avec celle-ci, la Lune est à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...) le seul astre que l’Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme...) ait pu explorer en personne.

Le premier être humain à y avoir marché est l'astronaute (Un astronaute est le nom donné à une personne qui voyage ou ayant voyagé dans l'espace. Le terme désigne généralement un professionnel, pilote ou passager d'un véhicule...) Neil Armstrong (Neil Alden Armstrong, né le 5 août 1930 à Wapakoneta dans l'Ohio, est un astronaute, pilote d'essai, aviateur de l'United States Navy et professeur américain. Il est le premier...) le 21 juillet 1969 à 2 h 56 UTC, lors de la mission Apollo 11 (Apollo 11 est la première mission spatiale à avoir conduit un homme sur la Lune. C'est la troisième mission habitée à avoir approché la Lune, après Apollo 8 et Apollo 10, et la...). Depuis, douze hommes ont foulé le sol de la Lune, tous membres du programme Apollo (Le programme Apollo est le programme spatial de la NASA mené durant la période 1961 – 1975 qui a permis aux États-Unis d'envoyer pour la première fois des hommes sur la Lune....). Le retour de l'homme sur la Lune est prévu par plusieurs nations aux alentours de 2020-2030.

Caractéristiques physiques

Le demi grand axe (En géométrie, le grand axe d'une ellipse est un paramètre utilisé pour décrire la dimension de cette conique. Le demi-grand axe est la moitié du grand axe.) entre la Lune et la Terre est de 384 402 km. Le diamètre moyen de la Lune est de 3 474 km. La force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles...) qu’exerce la Terre sur la Lune est d’environ 1,95×1020 Newton.

Orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.)

Dans la représentation la plus simple, on peut dire que la Lune a une orbite elliptique autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) du centre de la Terre (conformément aux lois de Kepler), qui lui-même tourne autour du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine...). Pour être plus précis, on peut résoudre le problème à deux corps, ce qui permet de montrer que la Terre et la Lune orbitent en fait autour du barycentre (Le barycentre est un point mathématique (géométrie analytique) construit à partir d'un ensemble d'autres. Il correspond) du système double, qui lui-même tourne autour du Soleil, l’influence gravitationnelle perturbatrice du Soleil étant faible par rapport à leur interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) mutuelle. Comme ce dernier se trouve à l’intérieur de la Terre, à environ 4 700 kilomètres de son centre, le mouvement de la Terre est généralement décrit comme une « oscillation », et le système Terre-Lune est clairement un système planète-satellite et non une planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa...) double.

La période de rotation de la Lune est la même que sa période orbitale (En astronomie, la période orbitale désigne la durée mise par un astre (étoile, planète, astéroïde) pour effectuer une orbite complète. Par exemple, la Terre a une période orbitale de 365,25 jours.) et elle présente donc toujours le même hémisphère (nommé donc « face visible de la Lune ») à un observateur terrestre (l'autre hémisphère est donc appelé « Face cachée de la Lune »). Cette rotation synchrone (La rotation synchrone est un phénomène qui se produit lorsqu'un satellite naturel orbite à proximité de sa planète et qui a comme conséquence que la période de...) résulte des frottements qu’ont entrainés les marées causées par la Terre à la Lune qui ont progressivement amené la Lune à ralentir sa rotation sur elle-même, jusqu’à ce que la période de ce mouvement coïncide avec celle de la révolution de la Lune autour de la Terre. Actuellement les effets de marée (La marée est le mouvement montant (flux ou flot) puis descendant (reflux ou jusant) des eaux des mers et des océans causé par l'effet...) de la Lune sur la Terre ralentissent la rotation de cette dernière et provoque un léger éloignement des deux astres d'environ 3,8 cm par année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.). De fait, la Lune à sa création orbitait à une distance 15 fois moindre qu'aujourd'hui et la Terre tournait alors sur elle-même en 6 heures (L'heure est une unité de mesure  :).

Moon PIA00302.jpg   Moon PIA00304.jpg
Face visible de la Lune   Face cachée de la Lune

Les points où l’orbite de la Lune croise l’écliptique (plan orbital de la terre) s’appellent les « nœuds » lunaires : le nœud ascendant est celui où la Lune passe vers le nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) de l’écliptique et le nœud descendant est celui où elle passe vers le sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.).

Les différentes périodes de la Lune
Nom Valeur (jours) Définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.)
sidérale 27,321 661 Par rapport aux étoiles lointaines
synodique 29,530 588 Par rapport au Soleil (phases de la Lune ou lunaison)
tropique (Les tropiques sont la partie géographique du globe limitée en latitude par les deux tropiques : le tropique du Cancer dans l'hémisphère nord et le tropique du...) 27,321 582 Par rapport au point vernal (Le point vernal, (noté γ ou g), est un des deux points de la sphère céleste où l'équateur céleste et l'écliptique se croisent. Précisément, ce point est défini par la position du Soleil sur la sphère céleste au moment de l'équinoxe de mars...) (précession en ~26 000 a)
anomalistique 27,554 550 Par rapport au périgée (récession en 3 232,6 jours = 8,8504 a)
draconitique 27,212 220 Par rapport au nœud ascendant (précession en 6 793,5 jours = 18,5996 a)

Le plan de l’orbite anucial est incliné de 5,145 396º par rapport à l’écliptique. Cette inclinaison peut varier car la Lune est plus liée à la Terre qu’au Soleil.

Le plan de rotation de la Lune subit une précession (La précession est le nom donné au changement graduel d'orientation de l'axe de rotation d'un objet ou, de façon plus générale, d'un vecteur sous l'action de...) d’une période de 6 793,5 jours (18,5996 années). Cette précession est provoquée par la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) du Soleil et, dans une moindre mesure, par le bourrelet équatorial de la Terre.

Comme la Terre est elle-même inclinée de 23,45º par rapport à l’écliptique, l’inclinaison du plan orbital lunaire (Pour les homonymes, voir Pierrot lunaire, une œuvre de musique vocale d'Arnold Schönberg.) par rapport à l’équateur terrestre varie entre 28,60º et 18,30º.

Enfin, l’inclinaison de la Terre varie de 0,002 56º de part et d’autre de sa valeur moyenne, ce qu’on appelle la nutation (La nutation est un balancement périodique de l'axe de rotation de la Terre autour de sa position moyenne en plus de la précession, découvert en 1748 par l'astronome britannique...), mise en évidence pour la première fois par James Bradley en 1748 (Voir aussi ).

Composition et structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à...)

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 un peu à ce qu’on trouve dans la Terre, à la différence près que la Lune est désormais très « froide » et n’est plus active comme l’est encore la Terre (convection, tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n » signifiant batisseur, charpentier) est l'étude des structures géologiques d'échelle kilométrique et plus (chaînes de montagnes, bassins...), etc.)

Il y a plus de 4,5 milliards d’années, la surface de la Lune était un océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a...) de magma liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.). Les scientifiques pensent qu’un des types de roches lunaires présent en surface, la norite KREEP, (KREEP pour K-potassium, Rare Earth Elements [terres rares (Les terres rares sont un groupe de métaux aux propriétés voisines comprenant le scandium 21Sc, l'yttrium 39Y et les quinze lanthanides.)], P-phosphore) représente l’ultime évolution de cet océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en permanence renouvelée par des courants marins....) 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 (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du...) d’un magma. Pour les chercheurs, les norites KREEP sont des marqueurs commodes, utiles pour mieux connaître l’histoire de la croûte lunaire, que ce soit son activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) magmatique ou ses multiples collisions avec des comètes et d’autres corps célestes.
La croûte lunaire est composée d’une grande variété d’éléments : uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant que...), thorium, potassium (Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de l’arabe :...), oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.), silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.), magnésium, fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie...), titane (Le titane est un élément chimique métallique de symbole Ti et de numéro atomique 22.), calcium, aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) et hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.). Sous l’effet du bombardement par les rayons cosmiques, chaque élément émet vers l’espace un rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.), sous forme de rayons gamma, rayonnement dont le spectre (distribution de l’intensité relative en fonction de la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en...) 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 unique », discernable par un spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité observée — un faisceau lumineux en spectroscopie, ou bien un mélange de molécules par exemple en spectrométrie de masse —...). Depuis les missions américaines Clementine (La clémentine est un agrume. C'est le fruit du clémentinier, un arbre de la famille des Rutacées.) et Lunar Prospector, les scientifiques ont construit de nouvelles cartes d’abondance géochimique de la surface 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 (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.), 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 (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.) 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 (L'asymétrie est l’absence de symétrie, ou son inverse. Dans la nature, les crabes violonistes en sont des exemples spectaculaires.) 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 South Pole Aitken, avec ses 2 500 km de diamètre, est le plus grand cratère ( Pour le cratère d'origine volcanique, voir Cratère volcanique Pour le cratère d'origine météoritique, voir Cratère d'impact Pour le cratère formé à la suite d'un effondrement d'origine...) d’impact connu à ce jour dans le système solaire.

Selon les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) 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 (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain...) (Lunar Laser Ranging) 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 (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et...).

Comparé à celui de la Terre, la Lune a un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction,...) très faible. Bien que l’on pense qu’une partie du magnétisme (Le magnétisme est un phénomène physique, par lequel se manifestent des forces attractives ou répulsives d'un objet sur un autre, ou avec des charges électriques en...) de la Lune est intrinsèque (comme pour une bande de la croûte lunaire appelé Rima Sirsalis), la collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) avec d’autres corps célestes pourrait avoir donné certaines des propriétés magnétiques de la Lune. En effet, une vieille question en science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de...) planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie....) est de savoir si un corps du système solaire privé d’atmosphère, tel que la Lune, peut obtenir du magnétisme suite à des impacts de comètes et d’astéroïdes. Des mesures magnétiques peuvent également fournir des informations sur la taille et la conductivité électrique (La conductivité électrique est l'aptitude d'un matériau à laisser les charges électriques se déplacer librement, autrement dit à permettre le passage du courant 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 (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a...), par exemple le radon, en provenance des profondeurs de la Lune. Une autre source importante est le gaz amené par le vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont éjectés de la haute atmosphère du Soleil. Pour les étoiles autres que le Soleil, on parle généralement de vent...), qui est brièvement capturé par la gravité lunaire.

Présence d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) sur la Lune

A priori, la quasi absence d’atmosphère et une température supérieure à 100 °C au Soleil devrait rendre impossible la présence d’eau sur la Lune. Pourtant, les données recueillies par les sondes Clementine et Lunar Prospector à la fin des années 1990 montrent la présence de grandes zones riches en hydrogène, aux pôles sud et nord. Or l’hydrogène est un des constituants de l’eau avec l’oxygène. À la fin de sa mission, la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela...) Lunar Prospector a même été précipitée dans le fond d’un cratère censé contenir de la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) d’eau. On pensait que l’écrasement dégagerait de la vapeur () d’eau, détectable par les télescopes terrestres, apportant ainsi une preuve supplémentaire de la présence d’eau sur la Lune. Mais aucune molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les propriétés...) d’eau n’a été détectée pendant l’impact. Cependant, la probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des probabilités est un sujet de grande importance donnant...) d’en voir était très faible : la sonde étant petite, l’énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) dégagée lors de l’impact n’était pas forcément suffisante pour vaporiser de l’eau.

L’hypothèse actuellement la plus populaire au sujet de la provenance de cette eau propose une origine cométaire à l’eau lunaire. Les comètes, de grosses boules de neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une infinité de façons. Puisque les flocons sont composés...) sale, en percutant la Lune il y a plusieurs milliards d’années, se seraient vaporisées, créant ainsi une atmosphère provisoire. La vapeur d’eau contenue dans cette atmosphère se serait condensée puis aurait givré sur le sol. La glace située au fond des cratères du pôle sud (Le pôle Sud est le point le plus au sud de la surface de la Terre, diamétralement opposé au pôle Nord. Il est situé sur le continent Antarctique.) aurait pu se conserver pendant deux milliards d’années, le fond de ces cratères n’étant jamais exposé aux rayons du soleil en raison de l’inclinaison très légère de l’axe de la Lune par rapport à l’écliptique (1,5424 °). De même au pôle nord (Le pôle Nord géographique terrestre, ou simplement pôle Nord, est le point le plus septentrional de la planète Terre. Il est défini comme le point d’intersection de l'axe de rotation de la...), où l’eau glacée serait protégée par une couche de régolithe de 40 cm d’épaisseur.

Les scientifiques estiment le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) d’eau présent sur la Lune à un milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf...) de mètres cubes, une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) suffisante pour rendre son exploitation intéressante par d’éventuels explorateurs. De l’hydrogène et de l’oxygène pourraient en être extraits par des stations alimentées par panneaux solaires ou par énergie nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :). Cela rendrait possible une colonisation permanente de la Lune. L'oxygène est en effet indispensable pour que de futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) explorateurs puissent respirer durant de longues périodes de présence, et l’hydrogène est un carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) pour les fusées. Or le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des...) régulier de l’hydrogène et de l’oxygène depuis la Terre est très coûteux.

En 2006, les relevés réalisés par le radiotélescope (Un radiotélescope est un télescope spécifique utilisé en radioastronomie pour capter les ondes radioélectriques émises par les astres. Ces ondes radio, bien que plus ou moins...) d’Arecibo braqués sur les cratères polaires constamment dans l’ombre (Une ombre est une zone sombre créée par l'interposition d'un objet opaque (ou seulement partiellement opaque) entre une source de lumière et la surface sur laquelle se...) montrent que la présence de glace d’eau est encore plus rare qu’escomptée.

L’équipe d’Alberto Saal de l’université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) Brown (États-Unis) a analysé, au spectromètre de masse, des échantillons de sphérules vitreuse de basalte lunaire ramenés par les missions Apollo 11, 15 et 17 entre 1969 et 1972. Elle y a trouvé la présence d’eau et a conclu que le magma lunaire contenait 745 ppm d’eau avant sa remontée, soit une proportion semblable à celle de la Terre il y a 4,5 milliards d’années.

Le 17 juin 2009, la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale...) a lancé deux sondes spatiales dont l'une des missions principales est de confirmer la présence d'eau dans les régions proches des pôles de la Lune, au fond des cratères plongés en permanence dans l'obscurité. Si cette présence était confirmée, l’eau pourrait être exploitée par les missions habitées.

  • La sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (Orbiter est un simulateur de vol spatial réaliste, diffusé sous forme de graticiel (mais non open source), pour le système d’exploitation Windows, créé par le Dr Martin...) (LRO) effectue encore ses observations depuis une orbite basse (L'orbite terrestre basse (Low Earth orbit, LEO, en anglais) est un type d'orbite terrestre situé entre 350 et 1 400 kilomètres d'altitude. On considère généralement...) durant plusieurs mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) en scrutant avec ses instruments la surface de notre satellite. Elle est munie, entre autres, d'un spectromètre ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle...) chargé plus particulièrement de détecter la présence d'eau.
  • La sonde Lunar Crater Observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) and Sensing Satellite (LCROSS) a analysé les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) soulevés par la collision du dernier étage de sa fusée (Fusée peut faire référence à :) porteuse (Une porteuse est un signal sinusoïdal de fréquence et amplitude constantes. Elle est modulée par le signal utile (audio, vidéo, données) en...) (environ 2 tonnes) avec le sol lunaire. La fusée a été volontairement dirigée vers un des cratères susceptibles d'abriter de la glace d'eau. La sonde, qui a suivi la même trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) que sa fusée, s'est écrasée 4 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. ...) plus tard après avoir traversé le nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la...) de débris. Les matériaux éjectés ont aussi été analysés par d'autres sondes lunaires et des télescopes situés au sol ou en orbite autour de la Terre.

La mission LCROSS a pour objectif de confirmer ou infirmer les informations faisant état de présence d’hydrogène et de glace dans ces lieux difficiles à explorer et encore largement méconnus. Jusqu'à présent, aucune trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le champ magnétique à petite échelle du Soleil et la géométrie du plasma...) d'eau n’a été trouvée dans les régions équatoriales explorées par les sondes automatiques ou les équipages des six missions Apollo.

Le 24 septembre 2009, la NASA a annoncé la présence d'eau proche de la surface de la Lune. Cette présence a été mise en évidence grâce aux données recueillies par la sonde spatiale (Une sonde spatiale est un vaisseau spatial non habité envoyé par l'homme pour étudier à plus ou moins grande distance les corps célestes se trouvant dans le système solaire (planète, lune, comète,...) Deep Impact (dont la mission étendue a été rebaptisée EPOXI), passée en juin 2009 à 6 millions de kilomètres de la Lune. Cette présence d'eau, et son cycle journalier (évaporation le jour, puis adsorption (L'adsorption, à ne pas confondre avec l'absorption, est un phénomène de surface par lequel des molécules de gaz ou de liquides se fixent sur les surfaces solides des...) la nuit, l'eau évaporée étant repoussée vers la surface par le vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à tous les phénomènes...) solaire résiduel), ont été corroborées par les données de l'instrument M3 de la sonde spatiale indienne Chandrayaan-1 et l'instrument VIMS de la sonde Cassini-Huygens (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence spatiale italienne (ASI). Son objectif est l'étude de la planète...). Les quantités d'eau ainsi mises en évidence sont très faibles : un demi-litre d'eau par élément de surface de la taille d'un terrain de football, selon les termes d'un des scientifiques auteurs de la découverte.

Le 13 novembre 2009, la NASA annonce qu'elle a découvert « des quantités significatives » d'eau à la surface de la Lune, suite à l'analyse des projections provenant de l'impact volontaire de la sonde LCROSS avec l'astre. Une quantité équivalente à 75 litres d'eau à l'état liquide a été trouvée dans le cratère. Toutefois, cette quantité rapportée à la masse de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) éjectée, pourrait correspondre à une proportion d'eau très faible (peut-être 1 000 fois plus faible que dans une roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est formé par un assemblage de minéraux, comportant...) terrestre).

Une nouvelle analyse du panache de poussières (provoqué par l'impact de la sonde LCROSS) tendait à démontrer, en juin 2010, la présence de molécules d'eau qui n'avaient pas vu la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) du soleil depuis des milliards d'années. Ce qui suggérait alors l'existence d'une quantité d'eau bien plus importante que ne le laissaient présager toutes les précédentes estimations.

Toutefois, dès août 2010, une autre étude portant sur la contenance en chlore (Le chlore est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole Cl, et de numéro atomique 17.) d'échantillons de sol lunaire (ramenés par la mission Apollo), relance l'hypothèse émise 40 ans plus tôt, à savoir que l'astre serait très sec. Et ce, nonobstant les informations issues de l'impact de la sonde Lcross.. D'autres études seront donc encore nécéssaires pour répondre aux nombreuses questions qui subsistent concernant la présence d'eau sur la lune.

Géographie (La géographie (du grec ancien γεωγραφία - geographia, composé de "η γη" (hê gê) la Terre et...) lunaire (sélénographie)

Carte simplifiée des « mers » et cratères tels que vus au travers d’un instrument astronomique.

La surface de la Lune n’est pas uniforme. Très rapidement, du fait de la relative facilité d’observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés....), les hommes purent distinguer de grandes taches sombres qu’ils prirent pour l’équivalent de leurs océans terrestres et auxquelles ils donnèrent le nom latin de maria (mers). En réalité, ces étendues de régolithe ont une concentration supérieure de basalte, d’origine volcanique, et sont très inégalement réparties sur la surface lunaire, leur grande majorité se situant sur la face visible, la face cachée n’en ayant que quelques-unes, et de taille beaucoup plus réduite. Le reste de la surface lunaire est constitué par de grands plateaux recouverts de régolithe moins dense en basalte et donc beaucoup plus réfléchissant. Autre relief (Le relief est la différence de hauteur entre deux points. Néanmoins, ce mot est souvent employé pour caractériser la forme de la surface de la Terre.) ponctuant la géographie lunaire, les multiples cirques et cratères, créés par les impacts de météorites de tailles diverses.

La formation de la Lune

Lune haute résolution.

L’origine de la Lune est au cœur d’un débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées,...) scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.). Plusieurs hypothèses sont évoquées, la capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la...) d’un astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et qui, à la différence d’une...), la fission d’une partie de la terre par l’énergie centrifuge, la co-accrétion de la matière originelle du système solaire. Étant donné l’inclinaison de l’orbite lunaire, il est peu probable que la Lune se soit formée en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) que la Terre, ou que celle-ci ait capturé la Lune.

L’hypothèse la mieux acceptée est celle de l’impact géant : une collision entre la jeune Terre et Théia, un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise,...) de la taille de Mars, aurait éjecté de la matière autour de la Terre, qui aurait fini par former la Lune que nous connaissons aujourd’hui. De nouvelles simulations publiées en août 2001 soutiennent cette hypothèse. Cet impact est estimé à 42 millions d’années après la naissance du système solaire, soit il y a 4,526 milliards d’années.

Elle est aussi corroborée par la comparaison entre la composition de la Lune et celle de la Terre : on y retrouve les mêmes minéraux, mais dans des proportions différentes. Ce sont les substances les plus légères qui auraient été éjectées le plus facilement de la Terre lors de l’impact et que l’on retrouve en plus grande quantité sur la Lune. Le principal élément qui confirme cela est le 54Fe, en effet, cet isotope (Le noyau d'un atome est constitué en première approche de protons et de neutrons. En physique nucléaire, deux atomes sont dits isotopes s'ils ont le même nombre de protons. Le nombre de protons dans le...) du fer est présent sur Mars dans les mêmes proportions que le 57Fe, mais sur la Terre et la Lune, il existe en quantité très faible. Seulement, pour qu’il puisse s’évaporer, il faut qu’il soit chauffé à plus de 2 000 °C pendant un temps important. La principale thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est l'affirmation ou la prise de position d'un locuteur, à...) pour expliquer cet échauffement est la collision Terre/Lune.

À l’exception de Mercure et Vénus, toutes les planètes du système solaire possèdent des satellites naturels qualifiés de lunes. Jupiter et Saturne, de leur côté, en possèdent respectivement 63 et 60 de tailles et formes très variées. Dans les années 1970, on connaissait 32 lunes dans le système solaire, on en distingue aujourd’hui plus de 140.

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