Tout savoir sur la Lune en 10 questions

Depuis les premières cartes dessinées par Galilée en 1609, notre satellite naturel est l’un des astres les plus étudiés de notre système solaire. Alors que l’Homme se prépare à réitérer l’exploit de Neil Armstrong, le Journal de l’Espace vous propose un article pour tout savoir sur la Lune en seulement 10 questions!

1 - D'où vient la Lune?

La Lune se serait formée environ 50 millions d’années après la naissance de notre système solaire. Plusieurs théories expliquant l’origine de notre satellite naturel existent. Selon la plus plausible, la Terre aurait été impactée par une protoplanète de la taille de Mars: Théia. Il y a environ 4,5 milliards d’années, le nuage de débris généré par la collision se serait progressivement aggloméré pour former notre Lune.

Collision entre la Terre et Théia
Collision entre la Terre et Théia. Crédits: Fahad Sulehria

2 - Comment s'est-elle formée?

À sa naissance, la Lune ressemblait donc à une immense piscine de lave en fusion. Au cœur de ce magma liquide, les matériaux les plus lourds ont convergé en son centre pour former un noyau riche en fer de 200 à 300 kilomètres de rayon. À cette époque, notre satellite était même entouré d’une atmosphère deux fois plus épaisse que celle qui recouvre aujourd’hui Mars

3 - De quoi est-elle faite?

Majoritairement constituée de silice (45%), d’alumine (15%), d’oxyde de fer (14%) et d’oxyde de calcium (12%), la croûte de la Lune s’est peu à peu cristallisée pour former une couche d’une épaisseur moyenne de 50 kilomètres (contre une trentaine pour la Terre). Sans atmosphère pour la protéger, on estime que sa surface est couverte d’au moins 300 000 cratères supérieurs à un kilomètre de diamètre.

Schéma de la structure interne de la Lune
Schéma de la structure interne de la Lune

4 - Qu’est-ce que le régolithe?

Sous l’effet des impacts successifs de météorites et de comètes, la croûte de la Lune a progressivement été pulvérisée pour former à sa surface un épais manteau de poussière appelé régolithe. Accumulé sur une épaisseur variant de 3 à 20 kilomètres selon les régions, le régolithe lunaire est en fait composé de dioxyde de silicium (SiO2). Plusieurs projets sont à l’étude pour miner cette ressource et en extraire l’oxygène pour de futurs colons lunaires!

Régolithe lunaire
Empreinte du pas laissée Buzz Aldrin dans le régolithe lunaire. Photographiée par son auteur environ une heure après sa sortie du module. Cette photo, prise pour étudier la mécanique du sol lunaire, est devenue une icône de la conquête spatiale. Crédits: NASA/Buzz Aldrin

5 - Pourquoi n’y a-t-il pas d’atmosphère sur la Lune?

Avec ses 3474 kilomètres de diamètre (à peu près la largeur de l’Australie), la gravité à la surface de la Lune est six fois moindre que sur Terre. Pour cette raison, les rares gaz présents à sa surface finissent par rapidement s’échapper dans le vide de l’espace. Malgré les récentes découvertes du télescope SOFIA, il est donc impossible de trouver de l’eau liquide sur la Lune.

Le télescope aéroporté SOFIA
D'après les résultats publiés dans la revue Nature Astronomy en 2020, le télescope SOFIA (ici en photo) a détecté une quantité inédite d’eau dans le cratère ensoleillé de Clavius. Crédits: NASA

6 - Il y a-t-il de l’eau sur la Lune?

Privée d’atmosphère, la Lune est exposée à des températures extrêmes variant entre 130°c au soleil et -170°c à l’ombre. À sa surface, l’eau ne peut donc exister qu’à l’état de glace, comme c’est par exemple au fond des “cold traps”: ces cratères situés près des pôles sont plongés dans une ombre permanente où les températures glaciales permettent à d’importantes quantités d’eau de subsister à l’état solide.

Un "cold trap" sur l'astéroïde Cérès
Animation d'un "cold trap" pris en photo par la sonde DAWN sur l'astéroïde de Cérès. Le centre du cratère est en permanence abrité des rayons du Soleil. Crédits: NASA JPL/ Caltech/ UCLA/ MPS/ DLR/ IDA

7 - Pourquoi voit-on toujours la même face?

Orbitant à une distance moyenne de 384000 kilomètres, la période de révolution de la Lune autour de la Terre est égale à sa période de rotation autour d’elle-même (27 jours 7 heures et 43 minutes). On dit aussi que notre satellite naturel est en rotation synchrone avec notre planète. Grâce à ce phénomène, la Lune présente en permanence un seul et même hémisphère, simplement appelé “la face visible de la Lune”.

8 - Et les phases de la Lune?

En se déplaçant autour de notre Terre, cette face visible est plus ou moins éclairée par le Soleil. Ce phénomène appelé lunaison, explique notamment l’existence des phases lunaires que l’on observe de manière cyclique tous les 29 jours 12 heures et 44 minutes. Cette durée, aussi appelée période synodique, correspond en fait au temps que met le système Terre – Lune – Soleil à revenir dans sa position initiale.

Les phases de la Lune
Schéma des phases de la Lune. Soure: https://www.calendrier.com/phases-lune

9 - Qu’est-ce qu’une éclipse solaire?

Dans ce système, la distance Terre – Soleil est 400 fois supérieure à la distance Terre – Lune, tandis que le la taille du Soleil fait 400 fois celle de notre satellite naturel. Grâce à cette coïncidence, les deux astres sont de la même taille apparente dans notre ciel. Pour cette raison, lors d’une nouvelle lune, on observe parfois une éclipse solaire: la Lune vient masquer les rayons du Soleil.

Schéma d'une éclipse solaire
Animation d'une éclipse solaire. Source: Youtube/Paul Oliver

10 - Qu’est-ce qu’une éclipse lunaire?

Inversement, lors d’une phase de pleine lune, on peut parfois observer une éclipse lunaire. Cette fois-ci, c’est notre satellite naturel qui passe dans le cône d’ombre de notre planète, empêchant une partie des rayons du Soleil d’illuminer la Lune. Moins impressionnant qu’une éclipse solaire, le phénomène reste rare et la pleine lune prend alors une belle couleur rougeâtre !

Si ce nouveau format d’article vous plaît, n’hésitez pas à nous le faire savoir en commentaires et à laisser vos remarques pour améliorer notre contenu!

Pierre-Henri Le Besnerais

Eclipse lunaire
Phase totale de l'éclipse de lune photographiée au dessus de l'Acropole d'Athènes, le 15 juin 2011. Crédits: Elias Politis
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Morciaux Hélène

Article super intéressant ! Et surtout format agréable à lire.
Bravo 🙂

Denis L

Très bon article je n’hésiterai pas à diffuser le lien auprès de mes élèves 🙂

Ibrahima Diallo

Très bon article comme toujours. Format agréable

[…] pour comprendre l’impact du confinement et de la microgravité lors des longs voyages vers la Lune et […]

[…] de l’installation d’un radiotélescope d’un kilomètre de diamètre à la surface de la Lune. Si le projet semble fou, il coïncide pourtant avec la volonté des Etats-Unis et de leurs […]

[…] du contrat de sous-traitance CLPS pour transporter du matériel scientifique à la surface de la Lune, la NASA a attribué à Firefly Aerospace un contrat de 93 millions de dollars pour développer son […]