9.2 : La surface lunaire
- Page ID
- 191917
Objectifs d'apprentissage
À la fin de cette section, vous serez en mesure de :
- Différencier les principales caractéristiques de la surface de la Lune
- Décrire l'histoire de la surface lunaire
- Décrire les propriétés du « sol » lunaire
Apparence générale
Si vous regardez la Lune à travers un télescope, vous pouvez voir qu'elle est recouverte de cratères d'impact de toutes tailles. Les éléments les plus remarquables de la surface de la Lune, ceux que l'on peut voir à l'œil nu et qui constituent l'élément souvent appelé « l'homme sur la Lune », sont de vastes taches de coulées de lave plus sombres.
Il y a des siècles, les premiers observateurs de la Lune pensaient que la Lune avait des continents et des océans et qu'elle était un lieu de vie possible. Ils appelaient les zones sombres « mers » (maria en latin, ou mare au singulier, prononcé « mah ray »). Leurs noms, Mare Nubium (mer de nuages), Mare Tranquillitatis (mer de tranquillité), etc., sont toujours utilisés aujourd'hui. En revanche, les zones « terrestres » situées entre les mers ne sont pas nommées. Des milliers de cratères individuels ont toutefois été nommés, principalement en l'honneur de grands scientifiques et philosophes (Figure\(\PageIndex{1}\)). Parmi les cratères les plus importants figurent ceux qui portent le nom de Platon, Copernic, Tycho et Kepler. Galilée ne possède cependant qu'un petit cratère, ce qui reflète sa faible réputation parmi les scientifiques du Vatican qui ont réalisé certaines des premières cartes lunaires.
Nous savons aujourd'hui que la ressemblance entre les caractéristiques de la Lune et celles de la Terre est superficielle. Même lorsqu'elles se ressemblent quelque peu, les origines des éléments lunaires tels que les cratères et les montagnes sont très différentes de celles de leurs homologues terrestres. L'absence relative d'activité interne de la Lune, associée à l'absence d'air et d'eau, fait que la majeure partie de son histoire géologique ne ressemble à rien de ce que nous connaissons sur Terre.
Lever du soleil sur les sommets des montagnes centrales du cratère Tycho, photographié par l'orbiteur de reconnaissance lunaire de la NASA.
Histoire lunaire
Pour retracer l'histoire détaillée de la Lune ou de n'importe quelle planète, nous devons être en mesure d'estimer l'âge de chaque roche. Une fois les échantillons lunaires ramenés par les astronautes Apollo, les techniques de datation radioactive qui avaient été développées pour la Terre leur ont été appliquées. L'âge de solidification des échantillons variait d'environ 3,3 à 4,4 milliards d'années, soit beaucoup plus vieux que la plupart des roches de la Terre. À titre de comparaison, comme nous l'avons vu dans le chapitre sur Terre, Lune et Ciel, la Terre et la Lune se sont formées il y a entre 4,5 et 4,6 milliards d'années.
La majeure partie de la croûte lunaire (83 %) est constituée de roches silicatées appelées anorthosites ; ces régions sont connues sous le nom de hautes terres lunaires. Ils sont constitués de roches de densité relativement faible qui se sont solidifiées sur la Lune qui se refroidit, comme des scories flottant au sommet d'une fonderie. Parce qu'ils se sont formés si tôt dans l'histoire lunaire (il y a entre 4,1 et 4,4 milliards d'années), les hautes terres sont également extrêmement cratérisées, portant les cicatrices de ces milliards d'années d'impacts de débris interplanétaires (Figure\(\PageIndex{2}\)).
Contrairement aux montagnes de la Terre, les hauts plateaux de la Lune ne présentent pas de plis abrupts. Les hautes terres présentent des profils bas et arrondis qui ressemblent aux montagnes les plus anciennes et les plus érodées de la planète (Figure). Comme il n'y a ni atmosphère ni eau sur la Lune, il n'y a pas eu de vent, d'eau ou de glace pour les tailler en falaises et en sommets abrupts, comme nous les avons vus façonnés sur Terre. Leurs caractéristiques lisses sont attribuées à une érosion progressive, principalement due à la formation de cratères d'impact par les météorites.
Les marais sont beaucoup moins cratérisés que les hauts plateaux et ne couvrent que 17 % de la surface lunaire, principalement du côté de la Lune qui fait face à la Terre (Figure\(\PageIndex{4}\)).
Aujourd'hui, nous savons que le maria est principalement constitué de basalte de couleur foncée (lave volcanique) déposé lors d'éruptions volcaniques il y a des milliards d'années. Finalement, ces coulées de lave ont partiellement rempli les immenses dépressions appelées bassins d'impact, qui avaient été produites par des collisions de gros morceaux de matière avec la Lune relativement tôt dans son histoire. Le basalte de la Lune (Figure\(\PageIndex{5}\)) a une composition très similaire à celle de la croûte sous les océans de la Terre ou aux laves en éruption de nombreux volcans terrestres. Le plus jeune des bassins d'impact lunaire est Mare Orientale, illustré sur la figure\(\PageIndex{6}\).
L'activité volcanique a peut-être commencé très tôt dans l'histoire de la Lune, bien que la plupart des preuves du premier demi-milliard d'années aient été perdues. Ce que nous savons, c'est que le principal volcanisme des juments, qui impliquait la libération de lave à des centaines de kilomètres sous la surface, a pris fin il y a environ 3,3 milliards d'années. Après cela, l'intérieur de la Lune s'est refroidi et l'activité volcanique s'est limitée à quelques petites zones. Les principales forces qui modifient la surface proviennent de l'extérieur et non de l'intérieur.
Sur la surface lunaire
« La surface est fine et poudreuse. Je peux le ramasser lâchement avec mon orteil. Mais je peux voir les traces de pas de mes bottes et les bandes de roulement dans les fines particules de sable. » —Neil Armstrong, astronaute d'Apollo 11, immédiatement après avoir marché sur la Lune pour la première fois.
La surface de la Lune est enterrée sous un sol fin composé de minuscules fragments de roche brisés. La poussière basaltique foncée de la maria lunaire a été soulevée par chaque pas d'astronaute et a fini par se retrouver dans tout l'équipement des astronautes. Les couches supérieures de la surface sont poreuses, constituées de poussière légèrement tassée dans laquelle leurs bottes s'enfoncent de plusieurs centimètres (Figure\(\PageIndex{7}\)). Cette poussière lunaire, comme tant d'autres sur la Lune, est le produit des impacts. Chaque événement de cratère, grand ou petit, brise la roche de la surface lunaire et disperse les fragments. En fin de compte, des milliards d'années d'impacts ont réduit une grande partie de la couche superficielle en particules de la taille de poussière ou de sable.
En l'absence d'air, la surface lunaire connaît des températures extrêmes bien supérieures à celles de la surface de la Terre, même si la Terre se trouve pratiquement à la même distance du Soleil. Vers midi, lorsque le soleil est à son plus haut niveau dans le ciel, la température du sol lunaire sombre s'élève au-dessus du point d'ébullition de l'eau. Pendant la longue nuit lunaire (qui, comme le jour lunaire, dure deux semaines terrestres 1), la température chute à environ 100 K (—173 °C). Le refroidissement extrême est dû non seulement à l'absence d'air mais aussi à la nature poreuse du sol poussiéreux de la Lune, qui se refroidit plus rapidement que ne le ferait une roche solide.
Découvrez comment les cratères et le maria de la Lune se sont formés en visionnant une vidéo produite par l'équipe Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA sur l'évolution de la Lune, depuis son origine il y a environ 4,5 milliards d'années jusqu'à la Lune que nous voyons aujourd'hui. Regardez une simulation de la formation des cratères et des marais de la Lune lors de périodes d'impact, d'activité volcanique et de bombardements intensifs.
Concepts clés et résumé
La Lune, comme la Terre, s'est formée il y a environ 4,5 milliards d'années. Les hautes terres densément cratérisées de la Lune sont constituées de roches vieilles de plus de 4 milliards d'années. Les plaines volcaniques les plus sombres de la maria sont apparues principalement il y a 3,3 à 3,8 milliards d'années. En général, la surface est dominée par les impacts, y compris les petits impacts continus qui produisent son sol à grains fins.
Notes
1 Vous pouvez voir le cycle du jour et de la nuit sur le côté de la Lune qui nous fait face sous la forme des phases de la Lune. Il faut environ 14 jours pour que le côté de la Lune qui nous fait face passe de la pleine lune (toute illuminée) à la nouvelle lune (toute sombre). Vous trouverez plus d'informations à ce sujet dans le Chapitre 4 : Terre, Lune et Ciel.
Lexique
- hauts plateaux
- les régions plus claires et fortement cratérisées de la Lune, qui se situent généralement plusieurs kilomètres plus haut que le maria
- jument
- (pluriel : maria) Latin pour « mer » ; nom appliqué aux éléments sombres et relativement lisses qui couvrent 17 % de la surface de la Lune