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mardi 9 septembre 2014

La face cachée de la lune dévoilée

Lune : une nouvelle vision de la face cachée. Les premiers résultats de la mission japonaise SELENE font la lumière sur les différences entre la face cachée et la face visible de la Lune. Bien que la Lune soit le corps céleste le plus proche de la Terre et le seul jamais visité par l’Homme, son histoire est encore mal connue. Les premiers résultats de la mission japonaise SELENE (ou Kaguya), lancée en septembre 2008, et notamment la première carte du champ de gravité de la face cachée, précisent aujourd’hui l’évolution de notre satellite. 

L’un des plus grands mystères de la Lune est la dichotomie entre ses deux faces : la face visible (toujours orientée vers la Terre) est couverte de vastes bassins lisses et sombres, les « mers », tandis que la face cachée, plus claire, est constellée de cratères. Épaisseur de la croûte, densité, âge apparent de la surface, etc. diffèrent également d’une face à l’autre. Quelle est l’origine de ces différences ?


Pour le savoir, les planétologues doivent reconstituer l’histoire géologique de notre satellite. Elle est bien connue dans les grandes lignes : la Lune s’est formée à la suite de la collision d’un objet de la taille de Mars avec la Terre primitive. L’océan de magma recouvrant sa surface s’est alors rapidement différencié et solidifié pour former une croûte. Le grand bombardement de météorites survenu il y a 3,8 milliards d’années a conduit à la formation des grands bassins de la face visible, et la surface n’a que peu évolué depuis. Mais quelle est la structure interne de la Lune ?

La mesure du champ de gravité apporte des éléments de réponse. On sait que dans des régions de la face visible correspondant aux bassins, la gravité est plus élevée que la moyenne. On a proposé que ces « anomalies positives de gravité » résultent soit de la masse du basalte qui a empli les bassins d’impact après leur formation, soit de remontées de matériau dense des profondeurs dans le manteau, par une sorte de « rebond » de celui-ci en réponse aux impacts météoritiques.

La première carte du champ de gravité de la face cachée dressée par SELENE vient appuyer la seconde hypothèse. Jusqu’ici, une telle mesure faisait défaut. En effet, le champ de gravité de la Lune était déduit via le suivi par signal radio de la trajectoire des sondes en orbite lunaire, signal qui était interrompu lorsque ces sondes passaient derrière la face cachée ! La sonde SELENE contourne ce problème grâce à un petit satellite compagnon placé sur une orbite plus large, chargé de relayer en continu le signal radio entre la sonde et la Terre.

Ces mesures inédites révèlent qu’il existe aussi des anomalies de gravité sur la face cachée. Mais d’une part, elles ne sont pas forcément associées à des bassins, d’autre part, elles se présentent sous la forme d’un pic de gravité localisé entouré d’un anneau où la gravité est au contraire inférieure à la moyenne. Une structure qui ne peut s’expliquer par des épanchements de matériau volcanique.

Autre moyen d’étude de la structure interne, l’altimétrie. En soustrayant la contribution des reliefs au champ de gravité, on peut en déduire les variations de l'épaisseur de la croûte. La mission Clémentine avait ainsi révélé en 1994 que la croûte est en moyenne plus épaisse d’une vingtaine de kilomètres sur la face cachée que sur la face visible. Le relevé topographique effectué par SELENE, d’une résolution bien meilleure, confirme cette dichotomie, mais révèle aussi que le relief lunaire est bien plus accidenté à petite échelle (moins d’une centaine de kilomètres) que ce que l’on pensait. Les membres de l’équipe de la mission en ont déduit que la croûte est plus rigide à petite échelle que celle de la Terre, et qu'elle est donc sans doute pauvre en matière volatiles telles que l’eau.

Une autre équipe a examiné pour sa part la stratigraphie des bassins de la face visible par imagerie radar. Les chercheurs ont découvert l’existence de différentes strates dans le basalte, ce qui suggère des épisodes tectoniques distincts : la plupart des plissements et autres motifs tectoniques observés sur le pourtour des bassins résulteraient ainsi pour partie du rebond du manteau dans un premier temps (avant 3,55 milliards d’années), puis d’un refroidissement et d’une contraction globale dans un second temps (après 2,84 milliards d’années).

Enfin, la sonde SELENE a obtenu des images des bassins de la face cachée sous un éclairage optimal, permettant de compter plus précisément le nombre de cratères et donc de déduire l’âge des surfaces. Les résultats suggèrent que des épisodes d’activité volcanique ont perduré de façon épisodique sur la face cachée jusqu’à 2,5 milliards d’années.

Que déduire de cette moisson de résultats ? Ils ne permettent certes pas encore de brosser un tableau complet de l'évolution de la Lune ni de lever le mystère de la dichotomie de sa surface. Il apparaît néanmoins que la croûte de la face cachée était plus froide, plus rigide et plus résistante que celle de la face visible dès la jeunesse de notre satellite. 


 Publié par Dajaltosa - Source : Pour la science

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