La Lune est un corps céleste complètement figé ; il porte les traces
intactes d'innombrables impacts de météorites
qui l'ont bombardé il y a près de quatre milliards d'années.
En 1969, l'homme a marché sur la Lune. Cette exploration, considérée
comme une immense conquête humaine, et les missions qui ont suivi, ont beaucoup
appris sur le satellite de la Terre.
Le système Terre-Lune :
Le rayon lunaire est de 1 740 km,
soit plus du quart du rayon terrestre, et la masse de la Lune (7,35·1022
kg) représente 1/81 de la masse de la Terre. La distance moyenne
Terre-Lune dépasse 60 rayons terrestres, ce qui est l'une des
plus grandes distances planète-satellite du système solaire.
La présence de la Lune assure une très forte stabilité des paramètres
orbitaux de la Terre. Sans la Lune, l'inclinaison de l'axe de rotation de la
Terre et l' excentricité de son orbite varieraient bien plus, entraînant des
contrastes entre les saisons peut-être néfastes à la vie sur Terre. Mars,
dont deux lunes sont très petites, ainsi que Vénus,
qui n'a pas de satellite naturel, n'ont jamais bénéficié de cette stabilisation
et ont déjà subi dans leur histoire de très fortes perturbations.
La formation de la Lune reste un
mystère. L'étude des roches indique que la Lune a été formée
il y a environ 4,6 milliards d' années, et donc qu'elle est
contemporaine de la Terre. Trois principales théories s'affrontent
: soit la Lune est un fragment détaché de la Terre primitive,
soit il s'agit d'un astre capturé par la Terre, soit enfin elle
s'est formée au voisinage de la Terre, par condensation et agrégation
de matière.
On constate, grâce à des mesures du temps aller-retour
mis par un laser, que la Lune s' éloigne de la Terre de 3 cm par an, conséquence
du ralentissement de la rotation
diurne terrestre suite aux marées lunaires. Cet éloignement sera bloqué le jour
où les mouvements orbitaux de la Terre et de la Lune seront synchronisés, les
deux corps liés l'un à l'autre apparaissent alors comme par un axe rigide.
La Lune tourne autour de la Terre sur une orbite elliptique,
en 27 jours 7h43 mn. On appelle mois lunaire, ou lunaison, le temps que met
la Lune pour se retrouver dans la même positon par rapport au Soleil
: sa durée est de 29 jours 12h44 mn. C'est la période de révolution synodique.
Pendant qu'elle effectue une révolution entière aurour de la Terre, la Lune
effectue exactement une rotation sur elle-même : sa période de révolution sidérale
est rigouresement egale à sa période
de rotation sidérale. Ce qui explique pourquoi la Lune présente toujours la
même face à la Terre, la partie invisible de la Lune depuis notre planète ayant
été baptisé face cachée.
Structure de la Lune :
Bien qu'elle demeure encore mal déterminée,
il est probable que la structure interne de la Lune se compose de
trois ou quatre couches. Le noyau central, de 300 km de rayon,
composé de fer et de sislicium, est entouré d'une couche en
partie liquide, d'environ 400 km d' épaisseur, elle-même
surmontée d'un manteau de roches d'environ 800 km, puis de la
croûte de 70 km d'épaisseur.
Si la composition moyenne de la
Lune ressemble à celle de la Terre, certaines différences
restent inexpliquées : alors que le fer représente 30 % de
la masse de la Terre, il est trois fois moins abondant sur la
Lune.
Des anomalies du champ de
gravitation ont été detectées, correspondant à des
concentrations de masse, appelées mascons, généralement situées
sous les mers. Le champ magnétique propre de la Lune, qui est
beaucoup plus faible que le champ terrestre, n'est pas un champ
dipolaire comme ce dernier, mais avec des variations locales d'
intensité et de direction qui pourraient correspondre à la présence
de grandes masses de fer pur dans certaines couches.
L'activité sismique de la Lune est
très faible comparée à l'activité terrestre ; elle est
excitée uniquement par les marées dans le champ gravitationnel
terrestre, et les contraintes thermiques provoquées par l'alternance
du jour et de la nuit. Le flux thermique dénote en revanche une
radioactivité deux fois plus importante que celle de la Terre.
La surface lunaire est extrêmement
sombre, seulement 11 % de la lumière incidente est réfléchie
par le sol lunaire. Cela s'explique par la nature chimique du sol,
et surtout par sa surface poudreuse. Les principaux éléments du
relief sont d'une part les cratères, et d'autre part les "mers"
, gris sombre, et les continents, plus clairs.
Les cratères, provoqués par la chute de météorites,
ou bien par des retombées de cratères primaires, ont un diamètre entre 1 cm
et plus de 200 km. Les plus petits cratères ont un fond en forme de bol, les
plus grands un fond plat. Ces derniers comprennent un piton central, formé par
rebond de l'onde de choc, et plusieurs anneaux. La plus grande partie des cratères
a été formée il y a plus de 3,8 milliards d'années, au cours d'une période de
bombardement intense par des météorites, qui a affecté tous les corps du système
solaire. Les continents fortement cratérisés sont plus anciens que 3,8 milliards
d'années. Ils se composent essentiellement de feldspath calcique, soit fortement
majoritaire, soit accompagné d'olivine et de pyroxène. Les mers sont en revanche
constituées de basalte.
