Lune satellite de la Terre

Les lunes des planètes

Quand nous regardons le ciel, les étoiles forment des figures qui ne changent pas au cours des siècles. Nous pouvons donc dire que toutes les étoiles sont fixes les unes par rapport aux autres, pour notre œil.
Cependant un petit groupe de 5 objets, en plus de la Lune et du Soleil, sont nomades et se déplacent par rapport aux étoiles, ce sont les planètes (signification grecque " errant").
Ces 7 errants donneront d'ailleurs leurs noms aux 7 jours de la semaine. Lune (lundi), Mars (mardi), Mercure (mercredi), Jupiter (jeudi), Vénus (vendredi), Saturne (samedi), Soleil (devenu dominus mais les anglo-saxons ont gardé Sunday).
Avec les télescopes modernes on peut observer les "errants" des "errants". Ce sont les satellites des planètes, et il y en a beaucoup.
À l'exception de Mercure et Vénus, toutes les planètes du système solaire possèdent des satellites naturels qualifiés de lunes.
Dans le système solaire, on compte plus de 160 satellites naturels mais la lune bien qu'elle ne soit pas le plus grand des satellites du système solaire, est le plus grand comparativement à sa planète.

Image : La Lune de la Terre nous apparait sous différentes couleurs. La Super Lune se produit au moment où la Lune est au plus près de la Terre, elle est alors plus grosse et plus lumineuse qu'à tout autre moment. La Lune rousse ou lune de sang est une lune qui reflète les rayons de lumière du Soleil traversant l'atmosphère terrestre. Plus l’atmosphère terrestre est transparente et plus la Lune est rouge.

La Lune

Il y a plus de 160 lunes dans le système solaire mais la Lune a une taille exceptionnelle par rapport à sa planète, c'est un grand satellite, son diamètre mesure ≈3 474 km alors que celui de la Terre est de ≈12 756 km, la Lune n'est que 4 fois plus petite que la Terre.
Bien que la Lune ne soit pas la plus grosse du système solaire, son rapport à sa planète est le plus grand (27% par rapport à la Terre), Ganymède (3,7% par rapport à Jupiter), Titan (4,3% par rapport Saturne), Callisto (3,4% par rapport à Jupiter) et Io (2,5% par rapport à Jupiter).
La configuration Terre-Lune est unique dans le système solaire en dehors du couple Pluton-Charon (52%). La Lune est le seul astre sur lequel l'homme est allé, et pourtant elle n'est pas si accueillante qu'on pourrait le croire. Il n'y a absolument pas d'air, il faut donc une combinaison pressurisée, le moindre défaut d'étanchéité de la combinaison expose les astronautes au vide mortel. C'est aussi un monde silencieux, le son ne peut être transporté à moins d'utiliser des émetteurs et des écouteurs radio.

Comme il n'y a pas d'atmosphère, la lumière du Soleil n'est pas filtrée et donc le ciel est toujours noir. De plus il n'y a pas de couleur, le paysage est triste, il est partout le même d'un ton gris plus ou moins monotone.
Les températures sont extrêmement inhospitalières, le passage du chaud au froid est particulièrement brutal, de 132 °C le jour à -151 °C la nuit. Et enfin l'absence de champ magnétique laisse passer les radiations solaires mortelles.
Les météorites heurtent la surface lunaire à grande vitesse sans être ralenties, depuis 4 milliards d'années, elles pulvérisent la roche lunaire et créent partout une couche de poussière fine, le régolithe. La poussière est si fine qu'elle présente un danger, elle se colle sur les combinaisons, sur les instruments et serait un gros problème si on devait y vivre.
Malgré cela, sans la Lune notre monde serait totalement différent.

N. B. : Le régolithe désigne la couche de poussière produite par l'impact des météorites à la surface d'une planète ou d'un satellite sans atmosphère.

Image : Comparaison des diamètres de la Terre et de la Lune (27 % par rapport à la Terre). Fichier créé par la NASA, dans le domaine public.

Les deux astres les plus brillants

Les deux astres les plus brillants du ciel nocturne ont semblé se frôler au soir du 19 mai 2007.
La Lune et la planète Vénus étaient visibles dans la même partie du ciel, et au moment de leur plus grande proximité elles n'étaient séparées que d'un degré d'arc.
La conjonction apparait ici telle qu'elle était visible depuis les environs de la ville de Québec au Canada.
Vénus est située au sud ouest de la Lune. Les flèches que semble lancer Vénus sont en fait des aigrettes de diffraction provoquées par l'optique de l'appareil photo.

L’image est par ailleurs si nette qu’elle révèle la présence des cratères lunaires. La distance qui sépare réellement ces deux corps célestes était d'environ 250 millions de km et cette apparente proximité, appelée une conjonction, n’est qu’une illusion de perspective.
Bien que la Lune dépasse ainsi Vénus tous les mois, un passage aussi rapproché visible en soirée est relativement rare.

Image : photo de la Lune éclairée par le Soleil, nous voyons au premier plan le premier croissant de lune et plus bas à gauche, la brillante planète Vénus.

Origine de la Lune

La Lune avec un L majuscule, a toujours été un centre d'intérêt majeur pour l'homme. L'origine de la Lune a longtemps fait l'objet d'un débat scientifique.
Plusieurs hypothèses ont été avancées, la capture d'un astéroïde, 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 que la Terre, ou que celle-ci ait capturé la Lune.
L'hypothèse qui fait consensus est celle d'un impact géant. Une collision entre la jeune Terre et un objet 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.
Cet épisode date de 4,2 milliards d'années, en 2009 c'est l'âge qu'une équipe de chercheurs ont donné à la Lune, selon la revue Nature Géosciences. Son âge a été obtenu grâce à l'analyse des échantillons lunaires ramenés par la mission Apollo 17, en 1972. Les chercheurs y ont trouvé un minéral qui se forme dès que la roche cristallise et qui contient des éléments radioactifs permettant de déterminer l'âge de la cristallisation, donc du refroidissement de la croute lunaire.
Sur la face cachée de la Lune (image de droite), on voit avec étonnement que la surface est fortement cratérisée. Elle est assez différente de la face visible (image de gauche), notamment du fait de la quasi absence de « mers » sombres.

Image :  Face visible de la Lune, cette image est une mosaïque de 1300 images, prise par la sonde lunaire LRO, en décembre 2010. Crédit: NASA / GSFC / Arizona State Univ. / LRO.

Image : Face cachée de la Lune, cette image est une mosaïque de 15000 images, prises par la sonde lunaire LRO, entre novembre 2009 et février 2011. Crédit: NASA / GSFC / Arizona State Univ. / LRO.

L'accouplement de deux cellules !

Les différentes théories sur l'origine de la Lune en compétition jusqu'à l'orée de l'ère spatiale ont été mises à mal par les résultats des analyses des roches lunaires.
L'analyse des roches lunaires met en avant une intéressante théorie sur l'origine de la Lune.
Ces matériaux proviennent du manteau de deux compères planétaires.
Un choc gigantesque a du ébranler la toute jeune Terre. La compagne de nos nuits pourrait être issue de l'accrétion de matériaux éjectés lors d'une formidable collision. Imaginons qu'au début de la création de la Terre, un très gros objet de la taille de Mars (la moitié de la taille de la Terre), lui aussi différencié (noyau métallique, manteau,...) qui, sous un angle particulier d'impact et une vitesse relative, est venu percuter la Terre. Cette collision peut provoquer la fusion des deux noyaux métalliques, tandis que les matériaux du manteau des deux objets du système solaire sont éjectés mais restent liés à la Terre par la force de gravité.
La plupart de ses matériaux vont s'agglomérer lentement en ce qui va devenir notre Lune.
Tout ceci se passe au tout début de l'histoire de la Terre, qui n'en a gardé aucune trace. Malgré tout, les simulations numériques parviennent à en représenter assez bien les étapes.
D'autre part cette hypothèse, en rien contradictoire avec que l'on sait actuellement sur la Lune a été adoptée par les scientifiques.

Les simulations de la formation du système solaire ne cessent de donner de plus en plus de poids au scénario ci-dessus, pour la formation de la Lune.
Il y a 4,533 milliards d'années, soit environ 34 millions d'années après la formation de la Terre, une planète tellurique appelée Théia ou Orphée, de 6500 km de diamètre, aurait heurté la Terre.
L'impact tangentiellement aurait arraché une partie du manteau terrestre. La violence de l'impact aurait provoqué la fragmentation complète et une vaporisation importante de Théia.
Probablement déjà différentié, le noyau ferreux de Théia se serait incorporé à celui de la Terre et un océan de magma aurait recouvert notre planète. Une partie du matériau du manteau terrestre et ainsi que débris de Théia seraient restés en orbite autour de la Terre pour finalement former la Lune, notre satellite.
Les scientifiques penchent pour cette théorie car, comparativement aux lunes des autres planètes du système solaire, la nôtre est beaucoup plus grande que la moyenne et sa distance orbitale plus faible que les autres lunes. Ce qui fait dire que notre lune ne peut pas avoir été capturée en passant à proximité, comme les autres lunes.
La théorie la plus probable est que Théia, avant la collision, devait suivre une orbite semblable à celle de la Terre, à un point de Lagrange Terre-Soleil.

Image : Image d'artiste. Impact simulé des 2 objets, il y a 4,533 milliards d'années, soit environ 34 millions d'années après la formation de la Terre.

Les cratères de la Lune

La face cachée de la Lune est perpétuellement invisible depuis la Terre, il est donc impossible de prendre des photographies de cette face sans l'utilisation de sondes spatiales.
Très curieusement, la face cachée est différente de la face visible, aussi bien du point de vue de son altitude moyenne que de son taux de cratérisation.
Régulièrement, des images et des vidéos spectaculaires de la surface de la Lune et en particulier de sa face cachée, nous sont envoyées par les sondes américaines et japonaises.
La mission américaine Clementine n'avait pas observé la totalité de la Lune mais la sonde Kaguya-Selene, lancée en 2007, la plus importante mission lunaire depuis le programme Apollo, nous a envoyé des photographies d'une grande précision de l'ordre de 10 mètres par pixel.

Ce qui a permis de détecter de nouveaux petits cratères et donc d'affiner la mesure du taux de cratérisation des terrains lunaires.

N. B. : Liste des cratères de la Lune

Image : le grand cratère Leibnitz de 245 km de diamètre, situé sur la face cachée de la Lune. Dans le coin droit, en bas de l'image, on peut voir le cratère Finsen de 72 km de diamètre. A droite au milieu de l'image, le cratère Davisson de 87 km de diamètre. crédit : Jaxa-NHK.

De l'eau sur de la Lune

Des chercheurs français et américains ont découvert de l'eau, en faible quantité certes mais presque partout à la surface de la Lune, aux latitudes supérieures à 10 degrés.
Ce résultat a été publié dans la revue Science du 25/09/2009. La Lune n'est pas sèche, les analyses des données fournies en 2009 par les sondes Chandrayaan-1 et Epoxi indiquent que la surface lunaire contiendrait l'équivalent d'un demi litre d'eau par hectare en moyenne, selon l'un des chercheurs, le Français Olivier Groussin, du Laboratoire d'astrophysique de Marseille.
Cette découverte est due à la signature des molécules d'eau dans le domaine de l'infrarouge qui a pu être obtenue par les instruments des sondes spatiales survolant la Lune, Moon Mineralogy Mapper équipant Chandrayaan-1.
Cette découverte renforce l'idée que la Lune peut stocker de l'eau au fond de ses cratères.
"L'eau détectée à la surface de la Lune est de l'eau adsorbée", précise Olivier Groussin.

La Nasa a découvert d'importantes quantités d'eau gelée près du pôle sud de la Lune.
La sonde américaine LCross (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) qui a percuté la Lune le vendredi 9 octobre 2009 à 11 heures 30 TU, a permis aux scientifiques de détecter la présence d'eau au pôle sud de la Lune.
"Nous avons trouvé de l'eau et pas seulement un petit peu, mais des quantités importantes", a dit Anthony Colaprete, responsable scientifique de la mission LCROSS, le 13 novembre 2009.

Image : La découverte d'eau sur la Lune est confirmée par 2 instruments : l'instrument M3 de la mission Indienne Chandrayaan 1 et l'instrument VIMS de la mission Huygens-Cassini (ESA/NASA).

Mare Orientale

Ce gigantesque cratère dessiné sur la surface de la Lune est appelé, Mare Orientale c'est un des plus impressionnants bassins de cratère lunaire, par sa taille.
Il est situé à l'extrême ouest de la face visible, il est pour cette raison difficile à voir depuis la Terre. Cette mosaïque d'images de la structure annelée du grand bassin d'impact lunaire révèle d'étonnants détails. Cette mosaïque est formée d'images prises par la caméra à grand angle de la sonde lunaire LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter). Ces images ne se recouvrent pas toutes complètement, ce qui explique les lignes noires visibles principalement sur la droite de l'image.
Submergée en partie par des flots de lave, Mare Orientale est âgée de plus de 3 milliards d’années et mesure environ 950 kilomètres de diamètre. Sa formation est due à la chute d’un gros astéroïde qui fit onduler la croute lunaire de façon concentrique à la manière d’un caillou tombant dans l’eau.

Bien que la Lune est aride et dépourvue d’atmosphère, ces régions sombres à la surface de la Lune ont été appelées mare, c’est à dire « mer » en latin.
Les premiers astronomes pensaient, que ces régions pouvaient être de vastes étendues d'eau.
Plutarque (46-125) pensait que la Lune était une Terre céleste, et que les zones sombres et régulières étaient les plaines remplies d'eau, appelées Maria (terme latin signifiant mers au pluriel). Les hauts plateaux, de couleur claire furent baptisés, Terrae.

Image : mosaïque d'images de la structure annelée du grand bassin d'impact lunaire Mare orientale. Crédit: NASA / GSFC / Arizona State Univ. / Lunar Reconnaissance Orbiter

Influence de la Lune

La Lune a une influence certaine sur la vie de la Terre, cette influence gravitationnelle est due à sa proximité.
Le phénomène des marées bien connu, est dû à l'influence de la Lune sur les océans. Il provoque une hausse puis une baisse du niveau de l'eau, en bord de mer par cycles d'environ 12 heures.
La marée est produit par le mouvement de révolution de la Lune autour de la Terre. Cet effet gravitationnel Lune-Terre sur les océans et les mers, provoque localement une hausse du niveau des eaux à la surface de la Terre du côté de la Lune mais aussi sur le côté opposé à la Lune.
Sur Terre l'onde de marée est en retard par rapport au mouvement de la Lune du fait de son frottement sur les fonds marins. Ceci provoque un lent ralentissement du mouvement de rotation de la Terre, et un éloignement progressif de la Lune.
Il existe aussi des marées, moins sensibles, affectant l'écorce terrestre et l'atmosphère.
La Lune agit 2,5 fois plus sur les marées, que le Soleil. C’est pourquoi les effets de marées sur la Terre sont créés en majorité par la Lune, alors que l’attraction du Soleil est plus forte.
Les marées océaniques sont spectaculaires, car elles sont visibles en agissant sur l'eau liquide de faible cohésion. Cependant, la croute terrestre n’est pas complètement rigide et indéformable, les roches qui la composent sont élastiques. Ses déformations faibles provoquent des mouvements dont les énergies sont importantes.

Sous l’effet de la marée, la croute, le manteau et même le noyau subissent des déformations pouvant atteindre le mètre. L’écorce terrestre se soulève de quelques dizaines de cm sous l'effet de ces « marées terrestres ».
L'activité sismique, le magma du manteau, présent sous la croute terrestre solide, subit lui aussi du fait de son état visqueux des mouvements, correspondant au passage du satellite. Pour certains scientifiques, la fragmentation de la croute terrestre en plaques serait une conséquence de la présence de la Lune lorsque celle-ci était beaucoup plus près de la Terre à son origine.
La vie sur Terre a gardé la trace de cette influence, par exemple, le nautile possède une coquille en spirale formée d'anneaux et chaque jour, un anneau supplémentaire se crée. Tous les mois une nouvelle cloison intérieure se forme. Ceci est lié à son instinct de frai, qui le fait remonter près de la surface à chaque pleine lune.
En observant des coquilles fossiles du nautile on confirme indirectement l'augmentation progressive de la distance Terre-Lune.
L'axe de la Terre varie entre 21 et 24° environ par rapport à l'équateur céleste. Celle de Mars qui n'a pas de satellite aussi grand, varie entre 20 et 60°. La Lune stabilise la Terre dans son mouvement.

Image : La vie sur Terre a gardé la trace de l'influence de la Lune, le nautile possède une coquille en spirale formée d'anneaux et chaque jour, un anneau supplémentaire se crée. Tous les mois une nouvelle cloison intérieure se forme.