UN PEU DE "GEOLOGIE" LUNAIRE

Un astronaute en randonnée sur la Lune peut-il se servir d’une boussole ?

Non !

Pourquoi ?

Parce que ce serait le plus sur moyen de se perdre !

Au travers de quelques éléments de géologie lunaire, nous allons voir comment est constitué notre satellite naturel. Nous commencerons par fouler le sol lunaire comme l’ont fait les astronautes des missions Apollo, puis nous plongerons dans les profondeurs de la Lune.

Astre vivant ou astre mort ? C’est la question que la sismologie lunaire tente de résoudre. Déjà, de nombreuses données permettent d’éclairer le sujet. Après ce survol de la géologie lunaire, nous devrions comprendre pourquoi la boussole n’est pas le bon outil pour l’orientation des astronautes qui partiront dans les dix à vingt ans qui viennent.

« La surface est très molle, mais ici et là où je tâte avec le collecteur d’échantillons, je me butte sur une surface très dure ». Neil Armstrong, de la Lune, le 20 juillet 1969. Avec cette phrase, le premier homme de la Lune nous en dit long sur le sol de notre satellite. Nous savions déjà depuis longtemps qu’une couche de poussière devait recouvrir le sol. Nous en ignorions cependant l’épaisseur au point que certains astronomes craignaient que les expéditions lunaires ne finissent ensevelies dans des sortes de sables mouvants.

Les études qui ont précédé le premier alunissage étaient beaucoup moins pessimistes, mais le doute persistait.

C’est donc bien avec une couche de poussière que notre premier contact avec le sol lunaire s’effectue. Elle est le produit du seul facteur d’érosion qui puisse y avoir : le vent solaire. Celui-ci n’étant arrêté, ni par une atmosphère, ni par une magnétosphère, il balaie et bombarde les rochers lunaires en permanence, au point de les briser en une poudre fine qu’on appelle le « régolithe ».

Fine poudre, poussière, le régolithe a une consistance qui rappelle celle de notre sable humide ou de la terre fraîchement labourée : il colle aux chaussures ! En effet, la Lune est dépourvue d’atmosphère. Les grains de poussière ne sont donc pas séparés par de l’air, comme sur Terre.

Alors, ils se collent plus facilement.

Cette poussière est constellée de sphérules de verre, résultats probables des impacts météoritiques.

Sous ce mince tapis, on trouve une couche de roches brisées. Celle-ci mesure une dizaine de mètres sur les mers (terrains jeunes) et atteint plusieurs centaines de mètres sur les hautes terres.

La diversité des roches est moins importante sur la Lune que sur Terre. Soixante-quinze variétés ont été observées. Elles se rangent principalement en trois types :

-         les basaltes (dans les mers)

-         les anorthoses (silicates légers avec calcium et aluminium)

-         des roches à composition très particulière abondantes dans les régions montagneuses : les « kreep » (k : potassium ; REE « Rare Earth Elements ; P : phosphore)

Trois minéraux n’avaient jamais été observés avant l’exploration humaine de la Lune :

-         la tranquillyite (trouvé dans la Mer de la Tranquilité)

-         le pyroxferroïte (silicate de fer et de potassium)

-         l’armalcolite (ARMstrong, Aldrin, COLlins ; titanate de fer et de magnésium). Depuis, l’armalcolite a été découvert dans des mines de diamants d’Afrique du Sud.

L’astre à l’apparence aride renferme-il de l’eau ?

Les sondes Clémentine en 1994 et Lunar Prospector en 1998 ont confirmé la présence d’eau glacée dans les régions polaires. L’information sur cette ressource est inestimable : En 2003, on calculait que le coût d’un litre d’eau envoyé sur la Lune serait de 8000 euros ! Outre la consommation humaine, l’eau permettrait la production d’oxygène utile à la respiration des astronautes et de l’hydrogène comme carburant  de propulsion spatiale. Ces régions polaires sont très étudiées car certains de leurs sites sont constamment au Soleil, d’autres constamment à l’ombre et ces contrastes sont favorables à des machines thermodynamiques qui exploiteraient cette eau.

Aux dernières nouvelles, la quantité d’eau présente sur la Lune serait assez décevante. Quant aux pôles, nous en reparlerons à la fin de cet exposé. 

Encore inexplorée « de visu », la connaissance de la structure interne de l’astre sélène résulte :

-         de l’analyse des roches ramenées par les missions Apollo.

-         de l’étude de carottes des engins soviétiques « Luna »

-         des recherches effectuées à partir des relevés sismographiques enregistrés par les capteurs laissés par les missions Apollo.

La compagne cosmique de la Terre serait donc structurée comme suit :

-         une écorce dont l’épaisseur serait très curieusement variable selon qu’on l’estime sur la face visible ou sur la face cachée. Elle serait épaisse d’une soixantaine de kilomètres sur l’hémisphère visible de la Terre et d’une centaine de l’autre côté. La raison de cette anomalie reste à découvrir, mais elle est très vraisemblablement responsable de la rotation synchrone de notre satellite, c’est à dire du fait qu’elle nous montre toujours la même partie.

-         En dessous, un manteau dit « supérieur », solide, appelé aussi « lithosphère », mesurerait mille kilomètres d’épaisseur. On y trouverait beaucoup d’olivine (minéral vert olive présent dans le basalte) et beaucoup de pyroxène (minéral brun très foncé présent dans les roches éruptives)

-         Un manteau « inférieur », l’ »asthénosphère », serait plus visqueux. La frontière entre la lithosphère et l’asthénosphère serait mal définie.

-         Au centre, un noyau, qui semble léger, en tous les cas pas métallique, laisse planer le doute sur son état. Liquide ou solide ? Les ondes sismiques n’ont pas encore donné de réponse.

La Lune est-elle un astre vivant ou un astre mort ?

Cette qualification est couramment donnée pour indiquer la présence ou non d’une activité tectonique, sismique ou volcanique telle qu’elle contribue à l’évolution du visage de la planète.

Avec moins de cinq cents séismes par an contre dix mille sur Terre qui sont supérieurs à 4 sur l’échelle de Richter, la lumière de nos nuits est un corps tranquille. La plupart de ses secousses ne sont pas perceptibles par l’homme. Toutefois, les tremblements de terre ne durent que quelques minutes sur Terre alors que les tremblement de Lune peuvent résonner pendant une durée qui atteint jusqu’à quatre heures.

Certains phénomènes ont longtemps fait hésiter les astronomes sur la nature du sous-sol. Sortes de flashs, de lueurs la plupart du temps, d’ombres passagères parfois, visibles depuis la Terre, ce qu’on a appelé les « phénomènes lunaires transitoires » ont beaucoup intrigué et pose encore beaucoup de questions. L’origine volcanique de ces étranges manifestations a été écartée : aucune modification de la topologie locale n’a été constatée après la survenue  de l’un de ces LTP. Les explications données évoquent des dégazages sporadiques liés aux marées provoquées par la Terre ou des excitations de roches ou de poches de gaz qui deviendraient luminescentes sous l’action de vents solaires. Il ne s’agirait donc que d’événements locaux, non liés entre eux par le sous-sol.

La réponse est acquise : la Lune est un astre mort.

Pourtant, l’Institut de Physique du Globe vient de faire savoir qu’il avait retraité les données sismiques enregistrées par les quatre stations du réseau Apollo entre 1969 et 1977 (impacts météoritiques et artificiels, séismes superficiels et profonds). Il en conclue que les tremblements de Lune d’une magnitude de 4 ont parfois lieu, et ce, à de faibles profondeurs, ce qui est surprenant.

Dans la perspective d’établissement de bases lunaires habitées en permanence, les risques paraissent faibles, mais toutefois significatifs, en particulier au pôle sud, lieu actuellement étudié par la NASA.

Cette étude plaide en faveur du dépôt d’un grand réseau de capteurs sur notre satellite avant d’y retourner. L’astre mort et blafard de la nuit terrestre pourrait nous réserver quelques surprises fatales si, à croire bien le connaître, nous négligions de l’étudier davantage.