samedi 9 novembre 2013

Lune : Pourquoi Deux Faces si Différentes ?

Si je vous parle de la Lune, vous voyez tout de suite le disque blanchâtre que tout le monde connait depuis sa toute tendre enfance. Parfois pleine, parfois en croissant ou à moitié pleine, mais toujours le même disque lunaire. Pourtant la Lune est un astre qui tourne et elle ne possède pas qu'une seule face...

Si la Lune nous montre toujours la même face, ce n'est pas un hasard, c'est dû à la gravitation, qui produit des effets de marée, qui ne sont rien d'autre que les effets différentiels de la gravitation. La gravitation est plus forte au bord de la Lune le plus près de nous qu'en son bord de l'autre côté. Il s'ensuit que depuis sa naissance il y a plusieurs milliards d'années, la rotation de la Lune sur elle-même s'est trouvée modifiée par l'action de la force de gravitation de la Terre, jusqu'à devenir synchrone avec sa rotation autour de la Terre. Où que nous soyons sur Terre, nous voyons toujours la même face de la Lune.

Face visible (NASA/JPL)
Bref, nous ne connaissons la face cachée de la Lune que depuis 1963, alors que sa face visible était connue de nos ancêtres australopithèques.
Mais je suis à peu près sûr que vous ne pourriez pas me décrire à quoi ressemble cette face cachée de la Lune... 

Et bien il se trouve que la face cachée de la Lune est très différente de sa face visible. Et c'est une petite énigme qui persiste depuis que la sonde soviétique Luna 3 nous en a fourni les premières images il y a 50 ans...

Face cachée (NASA/JPL)
La face cachée possède beaucoup moins de grands cratères et pour ainsi dire aucune mer. Certaines théories disent que les grands bassins visibles sur la face visible ont été créés par des météorites de plus grande taille que celles qui ont atteint la face cachée. Mais une étude venant de paraître dans Science montre que la taille des cratères et des bassins qui en découlent n'est pas seulement liée à la taille de la météorite impactante, mais aussi de la température de la croûte.
Les planétologues de l'institut de Physique du Globe de Paris ont utilisé les données de la sonde GRAIL de la NASA qui a étudié en détail la croûte lunaire en mesurant son champ gravitationnel. Ils trouvent que les deux faces ont à peu près le même nombre de cratères, mais alors que la face cachée possède un seul bassin plus grand que 320 km, il y en a 8 sur la face visible.
Il suffit que la croûte soit quelques centaines de degrés plus chaude pour qu'un impact identique produise un cratère deux fois plus large.
Une différence de température de la croûte au moment de l'impact ne donne donc pas du tout le même résultat. 

Sur la vidéo de simulation effectuée par l'auteure principale de cette étude, ci-dessous, vous pouvez voir l'effet différent du même impact météoritique, sur la face cachée à gauche et sur la face visible à droite. La seule différence est une différence de température de la croûte lunaire.



Il se trouve qu'il y a 4 milliards d'années, soit 500 millions d'années après la formation de la lune (en même temps que la Terre), la face visible aurait pu être plus chaude que la face cachée. Des chercheurs étudiant la face visible ont notamment détecté la présence d'isotopes radioactifs dont la désintégration pouvait chauffer la croûte lunaire, explique Maria Zuber, planétologue au MIT et co-auteure de l'étude.

C'est maintenant cette asymétrie de radioactivité entre les deux faces lunaires qu'il faut pouvoir expliquer. Et là les avis divergent parmi les astronomes. Il n'y a pas encore de consensus  Le modèle dominant repose sur l'existence d'une forte activité volcanique sur la face visible, qui aurait répandu de très grandes quantités de lave et de matériau contenant les isotopes radioactifs. La face cachée aurait quant à elle connu une activité volcanique beaucoup moins forte.
Une autre hypothèse est que les éléments radioactifs ont été apportés par la collision d'un petit corps, une petite lune d'environ 1000 km de diamètre.

L'énigme de la face cachée est un peu moins énigmatique, mais on est encore loin d'avoir entièrement compris l'histoire de notre satellite que nous ne pouvons admirer qu'à moitié...


Référence : 
Asymmetric Distribution of Lunar Impact Basins Caused by Variations in Target Properties
Katarina Miljković et al.
Science 8 November 2013 Vol. 342 no. 6159 pp. 724-726 

4 commentaires :

olivier a dit…

Le fait que le soleil ne tape que sur une seule face n'a sûrement aucun incidence sur la température non (demande l'inculte)? Cela dit, je cherche encore le fameux lapin aztèque, je n'arrive pas à m'y faire :) http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/ephe_0000-0002_1960_num_73_69_18065

Dr Eric SIMON a dit…

Vous faites une erreur classique que font beaucoup... La Lune, même si on n'en voit qu'une face, est bien éclairée des deux faces par le Soleil ! Elle tourne... Par exemple, lorsque c'est la nouvelle Lune, nous ne la voyons pas, la face visible n'est pas éclairée, mais c'est la face cachée (pour nous) qui est alors pleinement éclairée...

Leïla Haegel a dit…

Cependant est-il possible que la Terre réflechisse une partie de la lumière du Soleil vers la Lune et induise l'asymétrie de température responsable de la repartition des cratères ?

Dr Eric SIMON a dit…

Bien sûr la Terre réfléchit une bonne part du rayonnement qu'elle reçoit, on se souvient des beaux clairs de Terre qu'admiraient les astronautes des missions Apollo. Mais pour la différence de température en question ici, on parle de la centaine de degrés... Je ne crois pas que le rayonnement infra-rouge ou visible de la Terre à cette époque là puisse produire un tel delta (je ne suis pas spécialiste, en même temps...). Et je me dis surtout que depuis que la question se pose, de nombreuses hypothèses de la plus simple à la plus complexe ont du être imaginées, notamment celle-là.
Il fallait quand même la trouver cette idée d'activité volcanique faisant remonter du matériau à forte teneur en éléments radioactifs. Des solutions plus simples ont du être rejetées auparavant...